EP3317537B1 - Machine hydraulique a pistons radiaux a distribution en harmonique - Google Patents

Machine hydraulique a pistons radiaux a distribution en harmonique Download PDF

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EP3317537B1
EP3317537B1 EP16744448.8A EP16744448A EP3317537B1 EP 3317537 B1 EP3317537 B1 EP 3317537B1 EP 16744448 A EP16744448 A EP 16744448A EP 3317537 B1 EP3317537 B1 EP 3317537B1
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EP
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isolation
pistons
dead center
cam
relative
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EP16744448.8A
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EP3317537A1 (fr
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Anté BOZIC
Nicolas Ternoy
Christophe Gouzou
Sébastien GONZALEZ
Bamdad-Soufi DJAHANCHAH
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Poclain Hydraulics Industrie
Original Assignee
Poclain Hydraulics Industrie
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Publication date
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    • F04B1/04Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F03C1/0403Details, component parts specially adapted of such engines
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    • F04B1/1071Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary with actuating or actuated elements at the outer ends of the cylinders with rotary cylinder blocks

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic machine having pistons, mounted in a cylinder block, and cooperating with a cam, the cylinders in which the pistons slide being sequentially connected to a hydraulic fluid supply and a hydraulic fluid outlet to cause the relative rotation of the cylinder block and the cam.
  • It may be in particular a hydraulic motor or a pump.
  • the noise emissions have a fundamental frequency, related to the number of pistons and the speed of the machine, this fundamental frequency being determined by the number of alternations between the states of high pressure and the states of low pressure on a complete rotation of the rotor of the machine, at a regular rate.
  • a significant part of noise emissions, which tends to generate siren noise, is due to the harmonic excitation of this very narrow fundamental frequency. This creates a harmonic spectrum called poor, with spaced and high frequency peaks.
  • an important aspect of noise reduction is to avoid or at least limit the harmonic excitation from a narrow fundamental frequency, since the siren sound that this fundamental frequency and its harmonic frequencies generate is judged particularly unpleasant and contributes greatly to the general impression of noise nuisance.
  • the European patent application no. 0 665 364 proposes to randomly shift the communication orifices of the cylinders, by which they are alternately connected to the supply and to the exhaust, with respect to the axes of these cylinders which, being an axial piston machine, are parallel to the axis of rotation of the rotor of the machine (hereinafter "machine axis").
  • machine axis The demand WO 2014 199041 , taking up this idea, seeks to improve it by providing an offset that is not random, but alternately at one or the other end of an offset range.
  • patent applications PCT WO 03/056171 and WO 03/056172 relate to a hydraulic motor having a fluid distributor whose distribution face (in which there are distribution orifices connected to either the supply or the exhaust) is perpendicular to the axis of rotation and bearing against the face of communication of the cylinder block (into which the communication ports of the cylinders open so as to communicate sequentially with the dispensing orifices).
  • These patent applications propose to provide special arrangements on the edges of the dispensing or on the edges of the communication ports, so as to allow the passage of a volume of pressure compensation fluid at the start and / or the end of the correspondence between a communication orifice and a dispensing orifice.
  • the present invention aims, in the case of a radial piston hydraulic machine, to improve the state of the art to reduce noise emissions, by acting particularly on the excitation phenomena of the machine at a fundamental frequency, for make it less harmonic.
  • the invention aims to broaden the frequency range covered by fundamental excitations, thus avoiding generating a substantially pure fundamental frequency, c that is to say, very narrow; this helps to lower the sound levels of the fundamental excitation and the harmonics that are generated.
  • the harmonics that combine are more numerous, but generally lower, which makes the sound effect softer and more pleasant. In particular, this helps to reduce siren noises or strident modulations.
  • the present invention relates to a radial piston hydraulic machine comprising a cam and a cylinder block able to rotate relative to one another about an axis of rotation, the cylinder block having radial cylinders connected to communication ports of the cylinder block, pistons slidably mounted in the cylinders being adapted to cooperate with the cam, the latter having several lobes each having two ramps each extending between a top dead center arc and a point arc low dead, the machine further comprising a fluid distributor adapted to connect the communication orifices to a first or a second main conduit, supply or exhaust, according to sequences comprising phases of connection to the first main conduit and phases of connection to the second main channel separated by switching phases which successively comprise closing the connection to one of the conduits main, an isolation phase with respect to the two main ducts, and the opening of the connection to the other main duct, each isolation phase occurring, for the communication orifice of a given cylinder, while the piston mounted in this cylinder bears against a given dead-center
  • the starting or ending angular position of at least a first isolation phase with respect to the neutral point arc associated with this first isolation phase is different from the starting or ending angular position.
  • at least a second isolation phase with respect to the neutral point arc associated with this second isolation phase during a cycle of revolution of the machine, and the neutral arcs related to said first and second phases of isolation are of the same nature, that is to say that they are both top dead center arcs or bottom dead center arcs.
  • the lobes of the cam of the radial piston hydraulic machine according to the invention each have two ramps which each extend between a top dead center arc and a bottom dead center arc.
  • the distance of the cam lobe from the axis of the machine is constant, that is to say that when a piston is in contact with the dead center arc (this contact operates generally via a roller carried by the piston), its distal end bearing on the cam remains at a fixed distance relative to the axis of rotation.
  • the cylinder in which the piston is located is in principle connected neither to the fluid supply nor to the fluid outlet. This is a safety range, where the communication between the cylinder and the fluid supply or exhaust is closed.
  • the angular range covered by the neutral arcs is used to slightly shift the isolation phases relative to each other, in order to avoid a regular repetition, at a given frequency, of the moments of the opening or closing of the connection between the cylinders and the main supply or exhaust ducts.
  • this shift between the isolation phases is carried out for the dead-center arcs of the same nature, that is to say that the isolation phases of different top dead center arcs and / or or the isolation phases of different low dead-center arcs are shifted relative to each other during a rotation cycle.
  • it is between the arcs of neutral point of the same nature, high or low, that the phenomena of repetitiveness at a given frequency are most likely to lead to the excitation of the machine at a fundamental frequency. This is particularly true for all low dead-center arcs, especially for the opening rates of the connections to the main supply duct, and for all top dead-center arcs, in particular for the opening rates of the duct connections. main exhaust.
  • the harmonic noise due to the openings / closures of the cylinder ducts is limited to similar dead-center arcs.
  • the difference between the starting angular position of the isolation phase and the start of the neutral point arc associated with this isolation phase, and the difference between the angular position of end of the isolation phase and the end of said dead point arc is at least equal to 1 / 20th, preferably 1 / 10th, of the angle covered by said dead center arc.
  • the isolation phase starts after the dead-point arc and ends before the dead-point arc, it avoids the phenomena of shock and cavitation that would result from a momentary loss of support. in piston pressure on the cam.
  • the arc length between the starting angular position of the isolation phase and the start of the neutral point arc related to this isolation phase, and the arc length between the angular position at the end of the isolation phase and the end of said neutral arc are at least 0.1 mm.
  • a hydraulic machine with radial pistons of the low speed and high torque type, there are generally from 5 to 16 pistons, according to the machine displacement and the desired torque.
  • a radial piston machine of known type having for example a displacement of between 50 cm 3 and 25000 cm 3 (the displacement being understood as being the volume of fluid passing through the cylinders of the machine for a complete rotation turn of the rotor)
  • an excellent margin of safety is obtained with regard to the risks of short-circuit while preserving a length of available neutral arc for the phases of isolation which is sufficiently long when the lengths of arc between the beginning or the end of the neutral arc and the beginning or the end of the isolation phase are of the order of 0.1 mm to 0.5 mm, in particular of the order of 0, 1 to 0.2 mm.
  • the absolute value of the difference between the starting or ending angular positions of the first and second isolation phases is at least equal to 1 / 20th, preferably 1 / 10th of the angle covered by the smallest of the Neutral arcs related to the first and second phases of isolation.
  • the arc length covered by all the neutral arcs of the same kind, high or low is similar.
  • the angular range covered by all the dead-center arcs, high or low is similar.
  • the cam lobes may be asymmetrical or different from each other, so that the arc length of the neutral points of the same kind or their angular range may vary. It has been found that the difference between the first and second isolation phases mentioned above makes it possible to significantly reduce the excitation of the harmonic frequencies, while preserving the necessary safety margins.
  • the difference between the starting or ending angular positions of the first and second isolation phases covers an arc having a length of at least 0.1 mm.
  • the fluid dispenser may be a dispenser having, for each cylinder or group of cylinders, a controlled dispensing valve for connecting the communication port (s) connected to the cylinder or group of cylinders in question to the first or second conduit. main, according to the position, relative to the lobes of the cam, the piston or pistons that slide in this or these cylinders.
  • Such a dispenser is for example known from the French patent application no. 2,940,672 .
  • the fluid distributor comprises dispensing orifices adapted to be connected to one or the other of the main ducts and to be successively opposite the communication orifices of the cylinder block during the relative rotation. of the cylinder block and the cam, each dispensing orifice corresponding to a ramp of the cam.
  • It may also be a plane-type distributor, the dispensing orifices open in a radial face perpendicular to the axis of the machine, bearing against a radial face of the cylinder block in which open the communication ports.
  • a distributor of this type is for example described in the applications PCT WO 03/056171 and WO 03/056172 and is represented on the figure 1 described below.
  • the first and second isolation phases concern the communication orifice of the same cylinder, the starting or ending angular position of the first isolation phase which occurs while the piston mounted in the same cylinder. is supported on a first dead center arc being offset with respect to the starting or ending angular position of the second isolation phase which occurs while the piston mounted in said same cylinder bears on a second arc of dead point different from the first.
  • the offset of the first and second isolation phases is achieved by the cam, that is to say that it is found between two different cam lobes.
  • this offset can be achieved by appropriate offsets of the positions of the dispensing orifices.
  • the distributor comprises a dispensing orifice for each ramp of each cam lobe, and each dispensing orifice is normally centered on the bisector of the angle covered by the ramp of the cam lobe to which the orifice considered corresponds.
  • the aforementioned offset according to the invention can be achieved by off-centering some of the dispensing orifices relative to these bisectors.
  • the first and the second neutral arc being respectively located at one end of a first ramp and at one end of a second ramp, the position, relative to the bisector of the angle covered by said first ramp, the dispensing orifice corresponding to the first ramp and the position, relative to the bisector of the angle covered by said second ramp, of the dispensing orifice corresponding to the second ramp have a first offset one with respect to the other.
  • first and second cam ramps may be ramps of the same nature, that is to say they may both be ramps or descending ramps considered in a direction of rotation of the rotor of the machine.
  • the first and second ramps being respectively ramps of a first and a second cam lobe
  • the position, relative to the bisector of the angle covered by the other ramp of the second cam lobe, of the dispensing orifice corresponding to this other ramp have, with respect to each other, the same offset as the first offset.
  • the first and second isolation phases relate to the same neutral point arc, the starting or ending angular position of the first isolation phase that occurs while a piston mounted in a first cylinder is in abutment. on said same dead center arc being offset with respect to the starting or ending angular position of the second isolation phase which occurs while a piston mounted in a second cylinder different from the first cylinder bears on said same arc of dead point.
  • the communication orifices of the first and second cylinders have different configurations with respect to the respective axes of said first and second cylinders.
  • This difference in configuration can be achieved by choosing communication ports of the same shape, but with different positions.
  • an offset of this type is not obtained if all the identical communication orifices are spaced regularly with respect to each other.
  • an offset can be obtained by slightly changing the spacing between some of the communication ports, so that the spacing becomes irregular.
  • the above-mentioned configuration difference can also be obtained by varying the shape of the communication ports.
  • the start or end angular positions of at least three isolation phases are different, different values of at least one of the parameters chosen from the amplitude of the phases of Isolation and angular offsets of the start or end positions of the shifted isolation phases, in number less than the number of shifted isolation phases, being distributed between said shifted isolation phases, advantageously according to the PRBS method.
  • the isolation phases can take into account all the isolation phases and three offset indices: -1, 0 and +1.
  • the index 0 corresponds in fact to a null offset value (no offset)
  • the indices +1 and -1 correspond to a given absolute value of offset (measured either in the neutral point of arc length or in angular range) operated either in the direction of rotation of the hands of a clock, or in reverse.
  • PRBS for "Pseudo Random Binary Sequence" or "pseudo random binary sequence”
  • the start or end angular positions of at least three isolation phases are different and thus have angular offsets relative to each other, these offsets having the same absolute value and having different meanings, these senses being advantageously distributed according to the PRBS method.
  • the offsets are in the same direction, the offsets being advantageously distributed according to the PRBS method.
  • the following sequence can be implemented for the choice of the offset indices of the isolation phases concerning a cam ramp and the different pistons of a machine successively coming into contact with this ramp (it is therefore, in this example, an offset "by the pistons").
  • This sequence is represented by Table 1 which follows. It is a sequence of the PRBS 2 3 type, that is to say that one starts with two indices 0 or 1 distributed over 7 successive states in "position 1" and "position 2", whose distribution is therefore repeated from the 8th state, the sequence 2 3 giving the "position 3" and the offset index retained is then that given by the sequence PRBS for this "position 3".
  • the pistons are numbered according to the successive states, by traversing the cylinder block in a direction of rotation from an original piston. If, as in the example below, there are more than 7 pistons, the numbering of the states is repeated at the 8th piston.
  • Table 2 which follows illustrates a PRBS sequence type 2 4 , that is to say starting from 2 values (0 or 1), we define 15 states that repeat from the 16th state, and we determine 4 positions, "position 4" being the value used for the offset index.
  • the states correspond to the successive pistons.
  • the states correspond to the successive cam ramps.
  • Table 2 takes the example of an offset by the pistons, for a machine having 16 pistons or that of a shift by the cam for a machine having 8 cam lobes, that is to say 16 ramps. We can also consider these ramps in groups.
  • the 16 ramps are formed by 8 rising ramps (the cylinder of a piston which cooperates with such a ramp is in feed phase) and 8 downward ramps (the cylinder of a piston which cooperates with such a ramp is in the exhaust phase).
  • the dispensing orifice corresponding to a rising ramp and the dispensing orifice corresponding to a descending ramp adjacent to this rising ramp form a group having the same angular offset. This makes it possible to obtain the same effect in forward and reverse (the ramps which are respectively up and down in operation before, becoming the opposite ramps respectively downward and upward in reverse).
  • the connections between the communication ports and the main ducts of the machine are closed during the isolation phases.
  • the connection of the communication port considered with one of the main conduits has just closed while, at the end of an isolation phase, the connection of the communication port considered with the other of the main ducts will open.
  • the offset between isolation phases can cause pressure drops at the time of opening the connection of the communication port considered with one of the conduits key.
  • the shift according to the invention can be seen as an advance or a delay of the beginning of the isolation phases for certain point arcs dead, in a given direction of rotation of the rotor of the machine.
  • the delay of certain isolation phases causes a delay in the opening of the connection between the communication port concerned and the main ducts of the machine, this delay may affect the maximum speed capacity of the machine. rotation of this rotor.
  • this delay is translated as an advance of the isolation phase, which can thus advance the closure of the connection between certain communication orifices and the main conduits, without affecting the rotational speed of the rotor in this other direction of rotation.
  • offset can be appreciated by comparison with a machine all of whose cam lobes are identical, the communication orifices of which are regularly distributed and whose dispensing orifices (for a hydraulic type distributor) are similar and centered with respect to the ramps of the cam lobes (i.e. say that the centers of these orifices are aligned on the bisectors of these ramps).
  • some of the dispensing orifices may remain centered on the bisectors of their respective cam ramps, while some others are offset, while being all offset on the same side of the bisectors of their respective cam ramps, that is to say for example all shifted in the direction of rotation of the clockwise.
  • similar machine means a machine in all respects identical except for the offset.
  • the start or end angular positions of at least three isolation phases that occur while pistons mounted in different cylinders are supported on the same dead center arc are different and thus have angular offsets one relative to the others, the values of these angular offsets between these phases of isolation being different; for example, these values can increase when one considers successively the communication orifices of said different cylinders in a direction of rotation.
  • edges of at least some of the communication ports have notches.
  • Notches may also be formed by edge arrangements of the dispensing orifices and / or communication orifices, for example as described in the applications PCT WO 03/056171 and WO 03/056172 .
  • the pistons comprise at least one group of associated pistons for which, during a relative rotation cycle of the cylinder block and the cam, there is at least one simultaneity situation during which said associated pistons cooperate with identical cam lobes. and are, throughout their cooperation with these identical cam lobes in identical positions with respect to said cam lobes; and, for each of these identical cam lobes, the starting and ending angular positions of the isolation phases with respect to the dead-center arcs of said lobes associated with these isolation phases are identical.
  • the associated pistons of the group or groups considered are then associated pistons without offset.
  • the associated pistons are those which, by their cooperation with the cam, provide the same effort at the same time. It is generally desirable for these forces to balance each other, that is to say that the resultant of the stresses exerted radially by the pistons on the cam is zero, so as not to create stresses transversely to the axis of the hydraulic machine. These parasitic forces can also be a source of vibration, torque surges and noise. The fact that the offsets are the same for the associated pistons makes it possible to minimize the parasitic forces, in a way by synchronizing the opening and closing sequences of the communication orifices of their cylinder.
  • One or more groups of associated non-offset pistons may coexist with one or more associated piston groups with offset.
  • the hydraulic machine can have several displacements. It can then be analyzed as a machine comprising several elementary machines which are all active in large displacement, while only one or other of these elementary machines is active in small displacement.
  • each of these elementary machines or "sub-machine” is preferably homokinetic.
  • the sub-machines may be defined by the pistons they comprise, or by the lobes of the cam to which they correspond. Indeed, in a radial piston machine, one can select the displacement by the pistons or by the cam.
  • each sub-machine is defined as a set of pistons which, when the sub-machine is activated, are alternately connected to the supply and the exhaust while, when the sub-machine is deactivated, its pistons are put at the same pressure or are retracted into their cylinders.
  • each sub-machine has permanently the same pistons.
  • each sub-machine permanently comprises the same cam lobes and comprises, at each given instant, the pistons which, at this moment, cooperate with these same cam lobes.
  • the associated pistons mentioned above may be pistons of the same sub-machine, or different sub-machine pistons.
  • two possible categories of associated pistons can be distinguished, namely associated pistons within the same sub-machine and associated pistons among different sub-machines.
  • the starting and ending angular positions of the isolation phases with respect to the dead center arcs of the lobes connected to these the isolation phases are identical, while for each of the identical cam lobes with which associated pistons cooperate among different sub-machines, the starting and ending angular positions of the isolation phases with respect to the point arcs. death of said lobes related to these isolation phases are shifted.
  • the figure 1 shows a hydraulic machine, motor or pump, comprising a fixed housing in three parts, 2A, 2B and 2C, assembled by screws 3.
  • Part 2C of the housing is closed axially by a 2D radial plate also fixed by screws.
  • a corrugated reaction cam 4 is formed on the part 2B of the housing.
  • the machine comprises a cylinder block 6 which is mounted relative to rotation about an axis 10 relative to the cam 4 and which comprises a plurality of radial cylinders 12, which can be supplied with fluid under pressure and inside. of which the radial pistons 14 are slidably mounted.
  • This cylinder block is therefore the rotor of the machine.
  • the cylinder block 6 rotates a shaft 5 which cooperates with it by splines 7.
  • This shaft carries an outlet flange 9.
  • the machine further comprises an internal fluid distributor 16 which is secured to the housing with respect to the rotation about the axis 10. Between the distributor 16 and the internal axial face of the portion 2C of the housing, grooves are formed. of distribution, respectively a first groove 18, a second groove 19 and a third groove 20.
  • the distribution ducts of the distributor 16 are distributed in a first group of conduits which, like the duct 21, are all connected to the groove 18, a second group of ducts (not shown) which are connected to the groove 19 and a third group of ducts which, like the duct 22, are connected to the throat 20.
  • the first groove 18 is connected to a first main duct 24 to which are thus connected all the dispensing orifices of the distribution ducts of the first group, such as the orifice 21A.
  • the third groove 20 is connected to a second main duct 26 to which are thus connected all the distribution orifices of the ducts of the third group, such as the orifice 22A of the duct 22.
  • the main ducts 24 and 26 are respectively an exhaust duct and a fluid supply duct, or vice versa.
  • the distribution ducts open into a distribution face 28 of the distributor 16, which bears against a communication face 30 of the cylinder block, these two faces being perpendicular to the axis 10.
  • Each cylinder 12 has a cylinder duct 32 which opens into this communication face so that, during the relative rotation of the cylinder block and the cam, the cylinder ducts are alternately in communication with the distribution ducts of the different groups.
  • the machine of the figure 1 further comprises a displacement selection device which, in this case, comprises a bore 40, which extends axially in the portion 2C of the housing and in which is disposed a selection slide 42 axially movable.
  • the bore 40 comprises three communication channels, respectively 44, 46 and 48, which are respectively connected to the grooves 18, 19 and 20, by connecting conduits, respectively 44 ', 46' and 48 '.
  • the drawer 42 is movable between two extreme positions inside the bore 40 in which it makes the channels 44 and 46 communicate or the channels 46 and 48 through its groove 43.
  • the radial section of the figure 2 is taken along the broken line II-II of the figure 1 which, in its portions remote from the axis 10, passes through the cylinder block and which, in its portion close to the axis 10, passes through the distribution face 28 of the distributor 16.
  • the distribution orifices successively considered in the direction of relative rotation between the cylinder block and the distributor, comprise a pair of orifices 21A, 23A, respectively connected to the grooves 18 and 19, and a pair of orifices 21A, 22A respectively connected to the grooves 18 and 20.
  • the grooves 19 and 20 both communicate with the fluid supply.
  • a communication port 32A is successively set to high and low pressure by communicating with the orifices of the two aforementioned pairs.
  • the selector 42 When, on the other hand, the selector 42 is moved in the direction of the arrow F so as to make the grooves 18 and 19 communicate with each other, then the two distribution orifices 21A, 23A of the first pair mentioned above are both set the same pressure. This pair is therefore inactivated since, when a communication port passes from one to the other of the two distribution orifices of this pair, the pressure in the cylinder duct connected to said communication port does not change. On the other hand, the next pair is active, since a communication orifice communicating respectively with the two orifices 21A, 22A of this pair is successively placed at high and at low pressure.
  • the situation represented on the figure 1 is therefore a situation of large displacement, while that in which the selector 42 is moved in the direction of the arrow F to communicate the grooves 18 and 19 is a small displacement situation.
  • the pairs of orifices 21A and 23A are inactive, while the pairs of orifices 21A and 22A are active.
  • Each lobe of the cam 4 comprises two ramps 50A and 50B, each having a convex region and a concave region.
  • the ramp 50A is a rising ramp and the ramp 50B is a downward ramp, the cylinders being connected to the fluid supply when their pistons cooperate with a rising ramp and being connected to the exhaust of fluid when their pistons cooperate with a descending ramp.
  • the reference 51 the convex region, closer to the axis of rotation 10
  • the reference 52 whose concave region, less close to this axis
  • a dispensing orifice is associated with each ramp of the cam. There is therefore an angular correspondence between each dispensing orifice and a ramp of the cam.
  • the dispensing orifices are not in the same radial plane as the cam, it has been shown on the figures 2 and 3 the angular correspondence between the dispensing orifices 23A and the ramp 50 of the cam.
  • the distribution ports shown on the figure 2 are circular and each of these orifices is centered on the bisector B of the ramp of the cam to which it corresponds, as illustrated for the ramps 50B, 50A 'and 50B' and the distribution orifices 21A, 23A and 21A corresponding.
  • the bisector B of each ramp of the cam is the bisector of the angle ⁇ covered by the ramp between the median low point P1 between two adjacent lobes and the median high point P2 between the two ramps of the same lobe.
  • This configuration is that of the dispensing orifices of a machine of the aforementioned type, the isolation phases of which are not shifted or, at least, not shifted by the cam.
  • the dispensing orifice 23A visible in this figure is in this case an orifice having notches 54A and 54B, respectively on its portion B1 and on its portion B2. Such cuts are described in detail in the patent application PCT WO 03/056172 .
  • the orifice 23A is arranged to fit in a circle passing through the ends of the notches and whose center passes through the bisector B of the angle covered by the ramp 50A. Thus, in this example, the orifice 23A is "centered" on this bisector.
  • the dispensing ports may be positioned differently, provided that the distributor is angularly positioned accordingly, since the cylinder ducts which connect the cylinders to the communication ports of the cylinder block may have various forms.
  • a communication orifice may not be centered on the axis of the corresponding cylinder and, in this case, the dispensing orifices which communicate alternately with the communication orifices during the relative rotation of the cylinder block and the cam , may themselves not be centered on the bisectors of the angles covered by the cam lobes.
  • the figure 3 also helps to better understand the conformation of the cam lobes.
  • the cam lobe visible in this figure comprises two ramps, 50A and 50B respectively forming, in the direction of rotation R2, a downward ramp and a rising ramp. These two ramps are connected (in their zones farthest from the axis of rotation of the machine) by a cam bottom area 58 which forms a top dead center arc PH. Throughout the entire arc length of this dead center arc, the distance between the surface of the lobe and the axis of rotation of the machine is substantially constant. As a result, a piston in contact with this arc remains at a constant distance from this axis of rotation and is therefore not biased in radial displacement.
  • the leader of the rising ramp 50B ' which is part of the following cam lobe is shown in the direction of rotation R2.
  • the down ramp 50A is connected to this up ramp 50B 'by a cam top area 56 which forms a bottom dead center arc.
  • the distance between the surface of the lobe and the axis of rotation of the machine is substantially constant and the piston in contact with this zone is not subjected to stress. radial displacement.
  • the cam-top areas are those in which the radial distance from the cam to the axis of rotation is minimal, while the cam bottom areas (in which there are the top dead center arcs) are those in which the radial distance from the cam to the axis of rotation is maximum.
  • the distance between the surface of the cam lobe and the axis of rotation is "substantially" constant if, when a piston cooperates with a dead-center arc, its stroke radial is zero or substantially zero, for example being at most 0.5% of the radial amplitude of the stroke of a piston during the relative rotation of the cylinder block and the cam.
  • the piston considered (the one that slides in the cylinder whose different positions, 32A1, 32A2 and 32A3 of the communication port 32A are represented on the figure 3 ) is first in contact with the rising ramp 50B, while operates a connecting phase of the communication port with the main supply conduit via the dispensing orifice 21A which corresponds to this ramp.
  • the piston comes into contact with the high dead center arc PH and then operates a switching phase, during which the connection of the communication port 32A to the distribution orifice 21A is closed, and during which a phase of isolation of the communication port is carried out with any dispensing orifice, then during which the connection of the communication port 32A to the dispensing orifice 23A which corresponds to the ramp 50A is open.
  • the piston is in contact with the descending ramp 50A during a connection phase of the communication port with the main exhaust duct via the dispensing orifice 23A.
  • the piston comes into contact with the bottom dead center arc PB and then operates a new switching phase, during which the connection of the communication port 32A to the distribution orifice 23A is closed, and then during which takes place a phase of isolation of the communication port with any dispensing orifice, and during which the connection of the communication port 32A to the dispensing orifice 21A which corresponds to the rising ramp 50B 'of the next lobe is open.
  • the piston in contact with the high dead center arc PH and this communication port is isolated from any dispensing orifice; we are then during the isolation phase.
  • the orifice 32A is separated from the tip of the notch 54B of the orifice 23A by an angular distance ⁇ 1, for example of the order of 1 °, and that it is also separated from the notch 54B of the preceding dispensing orifice 21A, in this case by the same angular distance ⁇ 1.
  • the communication port 32A gradually covers the dispensing orifice 23A, starting with its notch 54B. In this case, when it completely covers the orifice 23A, the communication orifice is in its position 32A2 and its contour forms a circle which passes through the ends of the cuts and whose center passes through the bisector B of the angle covered by ramp 50A.
  • the communication orifice reaches a position 32A3 in which it no longer communicates with any dispensing orifice 23A, being separated from this orifice and from the next dispensing orifice in the direction of rotation R2 by means of angular distances ⁇ 1.
  • the high dead point arc PH covers an angular range ⁇ H on either side of its bisector BH (it thus covers an angle equal to 2 ⁇ H in total).
  • the bottom dead center arc PB covers an angular range ⁇ B on either side of its bisector BB (it therefore covers an angle equal to 2 ⁇ B in total).
  • each orifice is centered on the axis of the cylinder of which it constitutes the communication orifice.
  • communication orifices could be offset relative to the axes of their respective cylinders.
  • the different communication orifices 32A are spaced regularly, in correspondence with the angular spacings between the axes of the cylinders.
  • the communication ports 32A have circular sections.
  • the communication ports 32A have etched and etched portions respectively 154A and 154B. These openings may indeed have the form described in the application PCT WO 03/056171 .
  • the figure 5 shows positions relative to the cam of three pistons, respectively 14, 14 'and 14 "The piston 14 is in the isolation phase, it is in contact with the top dead center and it is seen that its communication port 32 It is isolated from any dispensing orifice, in an angular range ⁇ 1, on either side, and the notches 154 A and 154 B of the edges of this orifice each cover an angular range ⁇ 2. cylinders in the R2 direction, the piston 14 'begins to approach the ramp ramp 50B'.
  • a top dead center PH which covers an angular sector ⁇ H on either side of its bisector BH.
  • the rotation of the cylinder block is effected in the direction R2 with respect to the cam, and starting from the right on the figure 6 , there is shown in solid line the AC contact race between the piston and the cam during which the communication conduit of the cylinder in which the piston slides is connected to the fluid supply. It can be seen that the fluid supply ceases while the piston is already in the dead center arc PH, after having traversed an angular sector ⁇ d after the beginning PHd of the neutral point arc.
  • the piston stops being connected to the supply and is not yet connected to the exhaust, until it reaches a little before the end PHf of the the dead center arc PH and that it is then connected to the fluid outlet.
  • the connection of the communication port with the fluid exhaust occurs while the piston runs the CE stroke indicated in fine line.
  • the communication with the fluid exhaust begins with an angular deviation ⁇ f from the end of the dead center arc PHf.
  • the angular range ⁇ i available for the isolation phase corresponds to the total angular range of the neutral point arc 2 ⁇ H, minus the angular difference ⁇ d between the beginning of the isolation phase and the beginning of the arc.
  • the angular differences ⁇ d and ⁇ f are at least equal to 1/20 th , preferably at least equal to 1/10 th of the total angle 2 ⁇ H covered by the neutral arc.
  • These angular gaps provide safety delays, to prevent communication with the fluid supply from stopping too much. early and that the communication with the fluid outlet does not start too late, this to avoid cavitation and shock phenomena.
  • the same deviations apply mutatis mutandis to low dead-center arcs, for which communication with the exhaust stops with a slight angular deviation from the beginning of the neutral arc and communication with the power supply. starts with a slight angular difference before the end of the neutral arc.
  • the isolation phase during which the communication port is isolated from any dispensing orifice, can operate on the angular stroke ⁇ i of the piston on the dead center arc PH.
  • a safety range ⁇ S of the isolation phase to ensure the proper closure of the link before the isolation phase, and the good opening of the link at the end of the isolation phase.
  • the isolation phases are centered with respect to the BH bisectors of the cam lobes and cover, for example, the angular range ⁇ i or a slightly smaller angular range ⁇ 'i, as indicated on FIG. figure 6 .
  • the isolation phase could begin only when the piston travels the course indicated by the extension of the AC curve in dashed lines, or it could end while the piston travels the course indicated by the extension of the CE stroke in broken lines.
  • ⁇ H which is the half angular range covered by a top dead center arc
  • ⁇ B which is the half angular range covered by a point arc. low death.
  • the isolation phase begins while the piston is at an angular distance ⁇ d2 of the beginning PHd of the neutral arc, and that the isolation phase then ends that the piston is still at an angular distance ⁇ f2 of the end PHf of the neutral point arc PH.
  • the first phase of isolation represented on the Figure 7A and the second phase of isolation represented on the Figure 7B are offset with respect to each other.
  • the piston whose isolation phase is represented on the figure 6 belongs to the same motor, we see that we have in fact shifted with respect to the other three isolation phases.
  • the angular deviations ⁇ d and ⁇ f are optionally at least equal to 1 / 20th of the angle 2 ⁇ H or 2 ⁇ B covered by the arc of neutral point considered.
  • the safety range ⁇ S corresponding to the minimum value of the angle covered by the isolation phase is optionally at least equal to 1 / 20th of the angle 2 ⁇ H or 2 ⁇ B.
  • the starting or ending angular position of an isolation phase with respect to the neutral point arc connected to this isolation phase is defined as being the angular difference between this start or end this end and the angle bisector covered by the dead-point arc connected to this phase of isolation.
  • the starting angular position of the isolation phase is defined by the angle d1
  • the end angular position of the isolation phase is defined by the angle f1. If the isolation phase of this piston corresponds to the angle ⁇ '1, then the starting angular position of the isolation phase is defined by the angle of 1 and the end of this angular range is defined by the angle f'1.
  • the starting angular position of the isolation phase is defined by the angle d2, which is negative since the piston has then already exceeded the bisector BH, and the angular position at the end of the isolation phase is defined by the angle f2.
  • the starting angular position of the isolation phase is defined by the angle d3, and the end angular position of the isolation phase is defined by the angle f3, this angle being positive since the piston has not yet passed the bisector BH.
  • the offset index 0 corresponds to synchronized pistons, for example all conform to what the figure 6
  • the indices +1 and -1 correspond to offsets in the opposite direction, for an absolute value of offset (measured in angular range or in length of arc), either with a delay of the beginning of the phase of isolation, as illustrated on the Figure 7A , with an advance, as illustrated on the Figure 7B .
  • the shifts illustrated on the Figures 6A , 7A and 7B can be made “by the cylinders” or "by the cam".
  • the cam lobe shown in these three figures is the same and that the offsets of the isolation phases are made by offsets of the communication orifices.
  • the three cam lobes are different, and that the isolation phases illustrated in these figures occur for the same piston, as it cooperates with one or the other. other of these cam lobes.
  • the dispensing orifices that are offset relative to each other.
  • the distribution orifices are each centered on the bisector of the corresponding ramp of a cam lobe. This is the case of the dispensing orifices represented in solid lines on the figure 2 .
  • some dispensing orifices may be slightly offset, as indicated for the dispensing orifices 22'A, 21'A, 23'A and 21'A represented in broken lines, these orifices respectively corresponding to the cam lobes 50A ', 50B', 50A and 50B.
  • the two ramps 50B and 50B 'at the ends of which are respectively defined the dead-center arcs PH1 and PH2 it can be seen that the distribution orifices 21'A corresponding to these two ramps are offset relative to one another, c that is to say that they are each positioned differently with respect to the bisector of the angle covered by the ramp considered.
  • the distribution orifices 22'A and 23'A respectively corresponding to the cam lobes 50A 'and 50A are offset relative to each other.
  • FIG 4 there is shown a section made in the cylinder block of a radial piston hydraulic machine without offset, the positions of the distribution ducts, shown by their orifices 32A shown in solid line on the figure 4 , not being offset from each other.
  • 32A communication port positions that allow a shift by the cylinders.
  • the communication orifice 32A of one of the cylinders remains in the initial position, for example by being centered on the axis of the cylinder, while the following orifices are offset, respectively in the positions O1, O2, O3, O4, O5 and O6, for the other six cylinders.
  • the offset is made in the same direction, that is to say that with respect to the cylinder axes, the offsets all tend to deport the communication ports on the same side of these axes.
  • the shift increases in traveling the cylinder block in the direction R1.
  • the angular position of the start or end of the isolation phase will be different depending on the piston which cooperates with this dead center arc.
  • the positions of the communication orifices 132A to 132I of the cylinder block are shown diagrammatically in a machine according to the invention. On the figure 8 only the positions of these orifices have been represented and the corresponding cylinders and their pistons schematized. On a conventional machine, the orifices 132A to 132I are spaced regularly, the angles ⁇ measured between the radii passing through the centers of the orifices being identical between all the adjacent orifices.
  • each communication orifice is that of a cylinder in which a piston slides, so that each communication orifice corresponds to a piston.
  • pistons are said to be “associated”. These associated pistons are all, during a cycle of relative rotation of the cylinder block and the cam, in the same position relative to the cam lobe with which it cooperates with a given moment. This makes it possible to balance the radial forces exerted on the cam.
  • nine pistons corresponding to the nine communication ports are divided into three groups of associated pistons, a first group comprising the pistons 14A, 14D and 14G corresponding to the orifices 132A, 132D and 132G, the second group comprising the pistons 14B, 14E and 14H corresponding to the orifices 132B, 132E and 132H, and the third group comprising the pistons 14C, 14F and 14I corresponding to the orifices 132C, 132F and 132I.
  • these pistons can remain associated during a whole cycle of rotation, that is to say that, during all this cycle, they remain each in the same relative position with respect to the cam lobe with which it cooperates at a given moment. which assumes that all cam lobes are identical. It is also possible to have associated pistons that vary from one cam lobe to another, for example at a given moment, three associated pistons cooperating with analog cam lobes are all in the same relative position with respect to cam lobes in question, then when they pass into the next cam lobe, other pistons will be associated.
  • the machine schematically represented on the figure 8 can be modified to be carried out according to the invention, making an offset by the cylinders.
  • the communication ports of the cylinders of the pistons of the first group remain unchanged, always centered on the axis of the corresponding pistons.
  • the communication orifices 132B ', 132E' and 132H 'of the cylinders in which the pistons of the second group slide are all offset, as indicated by broken lines, the angles g2 of the offset of their centers relative to the centers of the initial orifices. being all identical.
  • the communication orifices 132C ', 132F' and 132I 'of the cylinders in which the pistons of the third group slide are all staggered in identical manner, the angles g3 of the offset of the centers of the orifices being all identical.
  • the associated pistons have the same angular positions of beginning and end of the isolation phases with respect to the dead center arcs of the lobes linked to these phases of isolation, during all their cooperation with the cam.
  • the associated pistons can be identified as such only from the point of view of their cooperation with a group of identical cam lobes during a part of the rotation cycle, and in this case, the above-described to ensure that the starts and ends of the isolation phases when the associated pistons cooperate with the dead-center arcs of these identical cam lobes are the same.

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Description

  • La présente invention concerne une machine hydraulique ayant des pistons, montés dans un bloc-cylindres, et coopérant avec une came, les cylindres dans lesquels coulissent les pistons étant séquentiellement reliés à une alimentation en fluide hydraulique et à un échappement de fluide hydraulique pour provoquer la rotation relative du bloc-cylindres et de la came.
  • Il peut s'agir en particulier d'un moteur hydraulique ou d'une pompe.
  • Dans ce type de machine, la pression dans les cylindres subit des variations intenses, à des cadences élevées. Ces chocs de pression produisent des vibrations de la machine et des émissions sonores.
  • Les émissions sonores ont une fréquence fondamentale, liée au nombre de pistons et à la vitesse de la machine, cette fréquence fondamentale étant déterminée par le nombre d'alternance entre les états de pression élevée et les états de basse pression sur une rotation complète du rotor de la machine, à cadence régulière. Une partie significative des émissions sonores, qui a tendance à générer un bruit de sirène, est due à l'excitation harmonique de cette fréquence fondamentale très étroite. Cela crée un spectre harmonique qualifié de pauvre, avec des pics de fréquence espacés et de haut niveau. Ainsi, un aspect important de la réduction des émissions sonores consiste à éviter ou au moins à limiter l'excitation harmonique à partir d'une fréquence fondamentale étroite, car le bruit de sirène que cette fréquence fondamentale et ses fréquences harmoniques génèrent est jugé comme particulièrement désagréable et contribue fortement à l'impression générale de nuisance sonore.
  • Dans le cas d'une machine hydraulique à pistons axiaux, la demande de brevet européen n° 0 665 364 propose de décaler aléatoirement les orifices de communication des cylindres, par lesquels ceux-ci sont alternativement reliés à l'alimentation et à l'échappement, par rapport aux axes de ces cylindres qui, s'agissant d'une machine à pistons axiaux, sont parallèles à l'axe de rotation du rotor de la machine (ci-après: "axe de la machine"). La demande WO 2014 199041 , reprenant cette idée, cherche à l'améliorer en prévoyant un décalage qui ne soit pas aléatoire, mais soit alternativement à l'une ou à l'autre extrémité d'une plage de décalage.
  • Cependant, ces décalages ne sont pas applicables à une machine hydraulique de type à pistons radiaux, pour laquelle les axes des cylindres sont au contraire perpendiculaires à l'axe de la machine.
  • Pour une machine de type à pistons radiaux, les demandes de brevet PCT WO 03/056171 et WO 03/056172 concernent un moteur hydraulique ayant un distributeur de fluide dont la face de distribution (dans laquelle se trouvent des orifices de distribution raccordés soit à l'alimentation soit à l'échappement) est perpendiculaire à l'axe de rotation et en appui contre la face de communication du bloc-cylindres (dans laquelle débouchent les orifices de communication des cylindres de manière à communiquer séquentiellement avec les orifices de distribution). Ces demandes de brevet proposent de prévoir des agencements particuliers sur les bords des orifices de distribution ou sur les bords des orifices de communication, de manière à permettre le passage d'un volume de fluide de compensation de pression au moment du début et/ou de la fin de la correspondance entre un orifice de communication et un orifice de distribution.
  • Ces dispositions permettent d'éviter les chocs de pression à l'ouverture et à la fermeture de la connexion entre les orifices de distribution et les orifices de communication, et réduisent donc l'intensité initiale des émissions sonores à la fréquence fondamentale, mais elles ne permettent pas de réduire en elles-mêmes les excitations harmoniques de ces émissions à partir de la fréquence fondamentale.
  • La présente invention vise, dans le cas d'une machine hydraulique à pistons radiaux, à améliorer l'état de la technique précité pour réduire les émissions sonores, en agissant particulièrement sur les phénomènes d'excitation de la machine à une fréquence fondamentale, pour la rendre moins harmonique. En particulier, en faisant en sorte que les commutations se produisent à une cadence moins régulière que dans l'art antérieur, l'invention vise à élargir la plage de fréquences couverte par excitations fondamentales, évitant ainsi de générer une fréquence fondamentale pratiquement pure, c'est-à-dire très étroite ; ceci contribue à baisser les niveaux sonores de l'excitation fondamentale et des harmoniques qui sont générés. Les harmoniques se combinant entre eux sont plus nombreux, mais d'une manière générale de plus bas niveau, ce qui rend l'effet sonore plus faible et plus agréable. En particulier, cela contribue à diminuer les bruits de sirène ou de modulations stridentes.
  • Ainsi, la présente invention concerne une machine hydraulique à pistons radiaux comprenant une came et un bloc-cylindres aptes à tourner l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation, le bloc-cylindres présentant des cylindres radiaux reliés à des orifices de communication du bloc-cylindres, des pistons montés coulissants dans les cylindres étant aptes à coopérer avec la came, cette dernière présentant plusieurs lobes ayant chacun deux rampes qui s'étendent chacune entre un arc de point mort haut et un arc de point mort bas, la machine comprenant, en outre, un distributeur de fluide apte à relier les orifices de communication à un premier ou un deuxième conduit principal, d'alimentation ou d'échappement, selon des séquences comprenant des phases de liaison au premier conduit principal et des phases de liaison au deuxième conduit principal séparées par des phases de commutation qui comprennent successivement la fermeture de la liaison à l'un des conduits principaux, une phase d'isolement par rapport aux deux conduits principaux, et l'ouverture de la liaison à l'autre conduit principal, chaque phase d'isolement se produisant, pour l'orifice de communication d'un cylindre donné, alors que le piston monté dans ce cylindre est en appui sur un arc de point mort donné, qui est défini comme étant l'arc de point mort lié à la phase d'isolement considérée, la position angulaire de début ou de fin d'une phase d'isolement par rapport à l'arc de point mort lié à cette phase d'isolement étant définie comme étant l'écart angulaire entre ledit début ou ladite fin et la bissectrice de l'angle couvert par ledit arc de point mort lié à cette phase d'isolement.
  • Dans cette machine, la position angulaire de début ou de fin d'au moins une première phase d'isolement par rapport à l'arc de point mort lié à cette première phase d'isolement est différente de la position angulaire de début ou de fin d'au moins une deuxième phase d'isolement par rapport à l'arc de point mort lié à cette deuxième phase d'isolement au cours d'un cycle de révolution de la machine, et les arcs de point mort liés auxdites première et deuxième phases d'isolement sont de même nature, c'est-à-dire qu'ils sont tous les deux des arcs de point mort haut ou des arcs de point mort bas.
  • Les lobes de la came de la machine hydraulique à pistons radiaux selon l'invention présentent chacun deux rampes qui s'étendent chacune entre un arc de point mort haut et un arc de point mort bas. Dans ces arcs de point mort, la distance du lobe de came par rapport à l'axe de la machine est constante, c'est-à-dire que lorsqu'un piston est en contact avec l'arc de point mort (ce contact s'opérant en général via un galet que porte le piston), son extrémité distale en appui sur la came reste à une distance fixe par rapport à l'axe de rotation. Ainsi, dans cet arc de point mort, le cylindre dans lequel se trouve le piston n'est en principe relié ni à l'alimentation de fluide ni à l'échappement de fluide. Il s'agit d'une plage de sécurité, sur laquelle la communication entre le cylindre et l'alimentation ou l'échappement de fluide est fermée. En particulier, lorsque la zone de contact du piston avec la came arrive dans l'arc de point mort haut, la communication du cylindre dans lequel coulisse ce piston avec l'alimentation de fluide se ferme, le cylindre reste isolé de l'alimentation sur une partie de l'arc de point mort correspondant à la phase d'isolement puis, lorsque le piston arrive vers la fin de l'arc de point mort, le cylindre est relié à l'échappement de fluide. Le même phénomène se produit de manière inversée lorsque le piston coopère avec un arc de point mort bas, puisque c'est alors d'abord la communication du cylindre avec l'échappement de fluide qui se ferme, puis la communication de ce cylindre avec l'alimentation de fluide qui s'ouvre à l'issue de la phase d'isolement. Les phases d'isolement qui se produisent sur les arcs de point mort haut ou bas correspondent à des sécurités, évitant un court-circuit entre l'alimentation et l'échappement de fluide.
  • Selon l'invention, on met à profit la plage angulaire couverte par les arcs de point mort pour décaler légèrement les phases d'isolement les unes par rapport aux autres, afin d'éviter une répétitivité régulière, à une fréquence donnée, des moments de l'ouverture ou de la fermeture de la liaison entre les cylindres et les conduits principaux d'alimentation ou d'échappement.
  • De plus, selon l'invention, ce décalage entre les phases d'isolement est réalisé pour les arcs de point mort de même nature, c'est-à-dire que les phases d'isolement de différents arcs de point mort haut et/ou les phases d'isolement de différents arcs de point mort bas sont décalées les unes par rapport aux autres au cours d'un cycle de rotation. En effet, c'est entre des arcs de point mort de même nature, haut ou bas, que les phénomènes de répétitivité à une fréquence donnée risquent le plus de conduire à l'excitation de la machine à une fréquence fondamentale. Ceci est en particulier vrai pour tous les arcs de point mort bas, en particulier pour les cadences des ouvertures des liaisons au conduit principal d'alimentation, et pour tous les arcs de point mort haut, en particulier pour les cadences des ouvertures des liaisons au conduit principal d'échappement.
  • Ainsi, selon l'invention, dans le cas d'une machine hydraulique à pistons radiaux, on limite le bruit harmonique dû aux ouvertures/ fermetures des conduits de cylindre sur des arcs de point mort de même nature.
  • Optionnellement, pour chaque phase de commutation, l'écart entre la position angulaire de début de la phase d'isolement et le début de l'arc de point mort lié à cette phase d'isolement, et l'écart entre la position angulaire de fin de la phase d'isolement et la fin dudit arc de point mort est au moins égal à 1/20è, de préférence à 1/10è, de l'angle couvert par ledit arc de point mort. En particulier, lorsque l'écart précité est entre 1/20è et 1/2 voire entre 1/20è et 1/3, voire encore entre 1/10è et 1/6è de l'angle couvert par l'arc de point mort, on assure une marge intéressante pour réaliser le décalage entre les phases d'isolement, tout en obtenant une excellente marge de sécurité vis-à-vis des risques de court-circuit puisque l'on conserve une plage angulaire d'arc de point mort disponible pour les phases d'isolement qui soit suffisamment grande. Dans le même temps, puisque la phase d'isolement débute après l'arc de point mort et se termine avant l'arc de point mort, on évite les phénomènes de chocs et de cavitation qui résulteraient d'une perte momentanée de l'appui en pression du piston sur la came.
  • Optionnellement, pour chaque phase de commutation, la longueur d'arc entre la position angulaire de début de la phase d'isolement et le début de l'arc de point mort lié à cette phase d'isolement, et la longueur d'arc entre la position angulaire de fin de la phase d'isolement et la fin dudit arc de point mort sont au moins égales à 0,1 mm.
  • Ainsi, pour réaliser le décalage entre les première et deuxième phases d'isolement, on dispose de la marge fournie par les valeurs précitées entre le début ou la fin des phases d'isolement et le début ou la fin des arcs de point mort.
  • Pour une machine hydraulique à pistons radiaux, de type à basse vitesse et à fort couple, on compte en général de 5 à 16 pistons, selon la cylindrée de la machine et le couple souhaités. Pour une telle machine à pistons radiaux de type connu, ayant par exemple une cylindrée comprise entre 50 cm3 et 25000 cm3 (la cylindrée s'entendant comme étant le volume de fluide passant dans les cylindres de la machine pour un tour complet de rotation du rotor), on obtient une excellente marge de sécurité vis-à-vis des risques de court-circuit tout en conservant une longueur d'arc de point mort disponible pour les phases d'isolement qui soit suffisamment longue lorsque les longueurs d'arc entre le début ou la fin de l'arc de point mort et le début ou la fin de la phase d'isolement sont de l'ordre de 0,1 mm à 0,5 mm, en particulier de l'ordre de 0,1 à 0,2 mm.
  • Optionnellement, la valeur absolue de la différence entre les positions angulaires de début ou de fin des première et deuxième phases d'isolement est au moins égale à 1/20è, de préférence à 1/10è de l'angle couvert par le plus petit des arcs de point mort liés aux première et deuxième phases d'isolement.
  • Dans certaines machines, la longueur d'arc couverte par tous les arcs de point mort de même nature, haut ou bas, est analogue. Dans certaines machines, la plage angulaire couverte par tous les arcs de point mort, hauts ou bas, est analogue. Dans d'autres machines, les lobes de came peuvent être dissymétriques ou différents les uns des autres, de sorte que la longueur d'arc des arcs de point mort de même nature ou leur plage angulaire peuvent varier. On a constaté que le décalage entre les première et deuxième phases d'isolement citées ci-dessus permet de réduire significativement l'excitation des fréquences harmoniques, tout en préservant les marges de sécurité nécessaires.
  • Optionnellement, la différence entre les positions angulaires de début ou de fin des première et deuxième phases d'isolement couvre un arc ayant une longueur au moins égale à 0,1 mm.
  • Optionnellement, le distributeur de fluide peut être un distributeur ayant, pour chaque cylindre ou chaque groupe de cylindres, une valve de distribution commandée pour raccorder le ou les orifices de communication reliés au cylindre ou au groupe de cylindres en question au premier ou au deuxième conduit principal, selon la position, par rapport aux lobes de la came, du ou des pistons qui coulissent dans ce ou ces cylindres.
  • Un tel distributeur est par exemple connu par la demande de brevet français n° 2 940 672 .
  • Selon une autre option, le distributeur de fluide comprend des orifices de distribution aptes à être reliés à l'un ou l'autre des conduits principaux et à être successivement en regard avec les orifices de communication du bloc-cylindres au cours de la rotation relative du bloc-cylindres et de la came, chaque orifice de distribution correspondant à une rampe de la came.
  • On considère alors qu'il s'agit d'un distributeur de type hydraulique. Il peut par exemple s'agir d'un distributeur de type central, disposé à l'intérieur du bloc-cylindres, et dont les orifices de distribution s'ouvrent sur une face axiale externe, qui est cylindrique, les orifices de communication du bloc-cylindres étant situés sur la périphérie axiale interne de ce dernier qui coopère avec la face axiale externe du distributeur.
  • Il peut encore s'agir d'un distributeur de type plan, dont les orifices de distribution s'ouvrent dans une face radiale perpendiculaire à l'axe de la machine, en appui contre une face radiale du bloc-cylindres dans laquelle s'ouvrent les orifices de communication. Un distributeur de ce type est par exemple décrit dans les demandes PCT WO 03/056171 et WO 03/056172 et est représenté sur la figure 1 décrite ci-après.
  • Optionnellement, la première et la deuxième phase d'isolement concernent l'orifice de communication d'un même cylindre, la position angulaire de début ou de fin de la première phase d'isolement qui se produit alors que le piston monté dans ledit même cylindre est en appui sur un premier arc de point mort étant décalée par rapport à la position angulaire de début ou de fin de la deuxième phase d'isolement qui se produit alors que le piston monté dans ledit même cylindre est en appui sur un deuxième arc de point mort différent du premier.
  • Ainsi, le décalage des première et deuxième phases d'isolement est réalisé par la came, c'est-à-dire qu'il est constaté entre deux lobes de came différents. En particulier, lorsque le distributeur de fluide est du type hydraulique, ce décalage peut être réalisé par des décalages appropriés des positions des orifices de distribution. En particulier, pour un distributeur de type hydraulique faisant partie d'une machine hydraulique à pistons radiaux, le distributeur comprend un orifice de distribution pour chaque rampe de chaque lobe de came, et chaque orifice de distribution est normalement centré sur la bissectrice de l'angle couvert par la rampe du lobe de came à laquelle l'orifice considéré correspond. Dans ce cas, le décalage précité selon l'invention peut être réalisé en décentrant certains des orifices de distribution par rapport à ces bissectrices.
  • Ainsi, on peut choisir que, le premier et le deuxième arc de point mort étant respectivement situés à une extrémité d'une première rampe et à une extrémité d'une deuxième rampe, la position, par rapport à la bissectrice de l'angle couvert par ladite première rampe, de l'orifice de distribution correspondant à la première rampe et la position, par rapport à la bissectrice de l'angle couvert par ladite deuxième rampe, de l'orifice de distribution correspondant à la deuxième rampe présentent un premier décalage l'une par rapport à l'autre.
  • Ceci est en particulier valable pour des machines dans lesquelles lobes de came sont symétriques, c'est-à-dire que les rampes de chaque lobe de came sont symétriques par rapport à un rayon passant par le sommet du lobe et, en particulier, pour des machines dont tous les lobes de came sont identiques. Cependant, ceci peut également s'appliquer à des machines à lobes de came dissymétriques, non nécessairement identiques les uns aux autres.
  • Les première et deuxième rampes de came précitées peuvent être des rampes de même nature, c'est-à-dire être toutes les deux soit des rampes montantes, soit des rampes descendantes, considérées dans un sens de rotation du rotor de la machine.
  • Dans ce cas, on peut également choisir que, la première et la deuxième rampe étant respectivement des rampes d'un premier et d'un deuxième lobe de came, la position, par rapport à la bissectrice de l'angle couvert par l'autre rampe du premier lobe de came, de l'orifice de distribution correspondant à cette autre rampe, et la position, par rapport à la bissectrice de l'angle couvert par l'autre rampe du deuxième lobe de came, de l'orifice de distribution correspondant à cette autre rampe présentent, l'une par rapport à l'autre, le même décalage que le premier décalage.
  • De même que précédemment indiqué, ceci est applicable à des machines hydrauliques dont tous les lobes de came sont identiques, à des machines dont tous les lobes de came sont symétriques sans être nécessairement identiques, ou encore à des machines dont les lobes de came sont dissymétriques, qu'ils soient identiques ou non.
  • Optionnellement, la première et la deuxième phase d'isolement concernent un même arc de point mort, la position angulaire de début ou de fin de la première phase d'isolement qui se produit alors qu'un piston monté dans un premier cylindre est en appui sur ledit même arc de point mort étant décalée par rapport à la position angulaire de début ou de fin de la deuxième phase d'isolement qui se produit alors que qu'un piston monté dans un deuxième cylindre différent du premier cylindre est en appui sur ledit même arc de point mort.
  • Il s'agit alors d'un décalage des première et deuxième phases d'isolement opéré "par les cylindres", dû à un décalage des orifices de communication.
  • Dans ce cas, on peut choisir que les orifices de communication des premier et deuxième cylindres aient des configurations différentes par rapport aux axes respectifs desdits premier et deuxième cylindres.
  • Cette différence de configuration peut être réalisée en choisissant des orifices de communication de même forme, mais avec des positions différentes. En particulier, pour une machine hydraulique dont tous les lobes de came sont identiques, un décalage de ce type n'est pas obtenu si tous les orifices de communication identiques sont espacés régulièrement les uns par rapport aux autres. Dans ce cas, à partir d'une telle machine, un décalage peut être obtenu en modifiant légèrement l'espacement entre certains des orifices de communication, de sorte que l'espacement devient irrégulier.
  • La différence de configuration précitée peut également être obtenue en jouant sur la forme des orifices de communication.
  • Optionnellement, les positions angulaires de début ou de fin d'au moins trois phases d'isolement, dites phases d'isolement décalées, sont différentes, des valeurs différentes d'au moins l'un des paramètres choisis parmi l'amplitude des phases d'isolement et les décalages angulaires des positions de début ou de fin des phases d'isolement décalées, en nombre inférieur au nombre de phases d'isolement décalées, étant réparties entre lesdites phases d'isolement décalées, avantageusement selon la méthode PRBS.
  • Par exemple, on peut prendre en compte toutes les phases d'isolement et trois indices de décalage: -1, 0 et + 1. Parmi ces indices, l'indice 0 correspond en fait à un valeur nulle de décalage (aucun décalage), tandis que les indices +1 et -1 correspondent à une valeur absolue donnée de décalage (mesurée soit en longueur d'arc de point mort, soit en plage angulaire) opérée soit dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre, soit en sens inverse. Ces trois valeurs de décalage peuvent alors être affectées à différentes phases d'isolement de manière aléatoire, ou bien par une méthode de répartition PRBS (pour "Pseudo Random Binary Sequence", ou "séquence binaire pseudo aléatoire"). On peut raisonner de la même manière avec seulement des valeurs 0 et 1 ou bien avec seulement les valeurs +1 et -1, ou bien encore avec un nombre différent de valeurs de décalage, par exemple en choisissant plusieurs indices de décalage, qui sont en particulier mais non exclusivement des nombres premiers ou des nombres premiers entre eux, positifs ou négatifs, et une valeur absolue de décalage multipliée par ces indices.
  • Ainsi, les positions angulaires de début ou de fin d'au moins trois phases d'isolement sont différentes et présentent ainsi des décalages angulaires les unes par rapport aux autres, ces décalages ayant la même valeur absolue et ayant des sens différents, ces sens étant avantageusement répartis selon la méthode PRBS.
  • Optionnellement, pour toutes les phases d'isolement dont les positions angulaires de début ou de fin de course sont différentes, les décalages sont dans le même sens, les décalages étant avantageusement répartis selon la méthode PRBS .
  • Par exemple, la séquence suivante peut être mise en oeuvre pour le choix des indices de décalage des phases d'isolement concernant une rampe de came et les différents pistons d'une machine venant successivement au contact de cette rampe (il s'agit donc, dans cet exemple, d'un décalage « par les pistons »).
  • Cette séquence est représentée par le tableau 1 qui suit. Il s'agit d'une séquence de type PRBS 23, c'est-à-dire que l'on part des deux indices 0 ou 1 répartis sur 7 états successifs en « position 1 » et « position 2 », dont la répartition se répète donc à partir du 8è état, la séquence 23 donnant la « position 3 » et l'indice de décalage retenu est alors celui que donne la séquence PRBS pour cette « position 3 ». Pour appliquer la séquence à un décalage par les pistons, on numérote les pistons conformément aux états successifs, en parcourant le bloc-cylindres dans un sens de rotation à partir d'un piston d'origine. Si, comme dans l'exemple ci-dessous, il y a plus de 7 pistons, on recommence la numérotation des états au 8è piston. Pour les phases d'isolement concernant les pistons pour lesquels la « position 3 » dans le tableau ci-dessous est 1, il y a un décalage de 1 fois la valeur absolue de décalage déterminée, tandis que, pour les phases d'isolement concernant les pistons pour lesquels la « position 3 » dans le tableau ci-dessous est 0, il n'y a pas de décalage. L'exemple donné est celui d'une machine à 12 pistons radiaux, numérotés de 1 à 12, en parcourant le bloc-cylindres dans un sens de rotation donné, à partir d'un piston choisi comme origine. Bien entendu, la même séquence serait envisageable pour un décalage par la came, entre les différents orifices de distribution considérés successivement en parcourant le distributeur dans un sens donné. Par exemple, avec 12 états successifs comme dans le tableau 1, on peut définir un décalage par la came pour une machine ayant 12 rampes de came c'est-à-dire 6 lobes de came.
  • Dans une séquence 23, la « position 3 » (qui est ici la valeur retenue pour l'indice de décalage) se répète par groupes de 7 états successifs, le 8è état étant identique au premier. C'est pourquoi les états 1 à 7 sont encadrés dans le tableau 1 ci-dessous.
  • Modifications pour l'entrée en phase EP Tableau 1
    Etat Piston Position 1 Position 2 Position 3 Décalage
    1 1 0 0 1 oui
    2 2 1 0 0 non
    3 3 0 1 0 non
    4 4 1 0 1 oui
    5 5 1 1 0 non
    6 6 1 1 1 oui
    7 7 0 1 1 oui
    1 8 0 0 1 oui
    2 9 1 0 0 non
    3 10 0 1 0 non
    4 11 1 0 1 oui
    5 12 1 1 0 non
  • Le tableau 2 qui suit illustre quant à lui une séquence PRBS de type 24, c'est-à-dire partant de 2 valeurs (0 ou 1), on définit 15 états qui se répètent à partir du 16è état, et on détermine 4 positions, la « position 4 » étant la valeur retenue pour l'indice de décalage. Pour un décalage par les pistons, les états correspondent aux pistons successifs. Pour un décalage par la came, les états correspondent aux rampes de came successives. Le tableau 2 prend l'exemple d'un décalage par les pistons, pour une machine ayant 16 pistons ou bien celui d'un décalage par la came pour une machine ayant 8 lobes de came, c'est-à-dire 16 rampes. On peut d'ailleurs considérer ces rampes par groupes. En effet, les 16 rampes sont formées par 8 rampes montantes (le cylindre d'un piston qui coopère avec une telle rampe est en phase d'alimentation) et 8 rampes descendantes (le cylindre d'un piston qui coopère avec une telle rampe est en phase d'échappement). On peut considérer que l'orifice de distribution correspondant à une rampe montante et l'orifice de distribution correspondant à une rampe descendante adjacente à cette rampe montante forment un groupe ayant le même décalage angulaire. Ceci permet d'obtenir le même effet en marche avant et en marche arrière (les rampes qui sont respectivement montantes et descendantes en marche avant, devenant à l'inverse des rampes respectivement descendantes et montantes en marche arrière).
  • Dans une séquence 24, la « position 4 » (qui est ici la valeur retenue pour l'indice de décalage) se répète par groupes de 15 états successifs, le 16è état étant identique au premier. C'est pourquoi les états 1 à 15 sont encadrés dans le tableau 2 ci-dessous. Tableau 2
    Etat Piston Position 1 Position 2 Position 3 Position 4 Décalage
    1 1 0 0 0 1 +
    2 2 1 0 0 0 -
    3 3 0 1 0 0 -
    4 4 0 0 1 0 -
    5 5 1 0 0 1 +
    6 6 1 1 0 0 -
    7 7 0 1 1 0 -
    8 8 1 0 1 1 +
    9 9 0 1 0 1 +
    10 10 1 0 1 0 -
    11 11 1 1 0 1 +
    12 12 1 1 1 0 -
    13 13 1 1 1 1 +
    14 14 0 1 1 1 +
    15 15 0 0 1 1 +
    1 16 0 0 0 1 +
  • Comme indiqué précédemment, les liaisons entre les orifices de communication et les conduits principaux de la machine sont fermées pendant les phases d'isolement. Ainsi, au début d'une phase d'isolement, la liaison de l'orifice de communication considéré avec l'un des conduits principaux vient de se fermer tandis que, à la fin d'une phase d'isolement, la liaison de l'orifice de communication considéré avec l'autre des conduits principaux va s'ouvrir. Dans une certaine mesure, et en particulier s'il est important, le décalage entre des phases d'isolement peut occasionner des pertes de charge au moment de l'ouverture de la liaison de l'orifice de communication considéré avec l'un des conduits principaux. Ces pertes de charge peuvent affecter la vitesse de rotation du rotor de la machine hydraulique. Si l'on prend l'exemple d'une machine hydraulique dont tous les lobes de came sont identiques et dépourvus de décalage (par exemple en ayant tous les orifices de communication régulièrement répartis les uns par rapport aux autres et, pour un distributeur de type hydraulique, dont tous les orifices de distribution sont analogues et centrés par rapport aux bissectrices des rampes de came correspondantes), le décalage selon l'invention peut être vu comme une avance ou un retard du début des phases d'isolement pour certains arcs de point mort, dans un sens de rotation donné du rotor de la machine. Considéré dans ce sens de rotation, le retard de certaines phases d'isolement occasionne un retard de l'ouverture de la liaison entre l'orifice de communication concerné et les conduits principaux de la machine, ce retard pouvant affecter la capacité maximale de vitesse de rotation de ce rotor. Au contraire, considéré dans l'autre sens de rotation du rotor, ce retard se traduit comme une avance de la phase d'isolement, qui peut ainsi avancer la fermeture de la liaison entre certains orifices de communication et les conduits principaux, sans affecter la vitesse de rotation du rotor dans cet autre sens de rotation.
  • En choisissant que tous les décalages soient dans le même sens, c'est-à-dire que, considérés dans un sens donné de rotation du rotor de la machine, tous les décalages correspondent à une avance des phases d'isolement, ces décalages n'affectent pas la vitesse de rotation du rotor de la machine dans ce sens donné de rotation. On peut ainsi choisir volontairement de réaliser tous les décalages dans le même sens pour une machine ayant un sens préférentiel de rotation, correspondant par exemple, lorsque la machine est un moteur d'entraînement d'un organe de déplacement d'un véhicule, à un fonctionnement en marche avant, le sens de décalage correspondant à une avance des phases d'isolement dans ce sens de fonctionnement. Ainsi, c'est lors d'un fonctionnement dans le sens non préférentiel, par exemple en marche arrière, que le décalage pourra affecter la vitesse maximale de la machine. Ces décalages peuvent être répartis de manière aléatoire ou bien, par exemple, selon une méthode pseudo aléatoire de type PRBS.
  • La notion de "décalage dans le même sens", avance ou retard, s'apprécie par contraste avec une machine dépourvue de décalage. Par exemple, le décalage peut s'apprécier par comparaison avec une machine dont tous les lobes de came sont identiques, dont les orifices de communication sont régulièrement répartis et dont les orifices de distribution (pour un distributeur de type hydraulique) sont analogues et centrés par rapport aux rampes des lobes de came (c'est-à-dire que les centres de ces orifices sont alignés sur les bissectrices de ces rampes). Par rapport à une telle machine, pour une machine analogue ayant des décalages "dans le même sens" opéré par la came, certains des orifices de distribution peuvent rester centrés sur les bissectrices de leurs rampes de came respectives, tandis que certains autres sont décalés, en étant alors tous décalés du même côté des bissectrices de leurs rampes de came respectives, c'est-à-dire par exemple tous décalés dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre. Dans ce qui précède, on entend par "machine analogue" une machine en tous points identique, sauf en ce qui concerne le décalage.
  • Optionnellement, les positions angulaires de début ou de fin d'au moins trois phases d'isolement qui se produisent alors que des pistons montés dans différents cylindres sont en appui sur le même arc de point mort sont différentes et présentent ainsi des décalages angulaires les unes par rapport aux autres, les valeurs de ces décalages angulaires entre ces phases d'isolement étant différentes ; par exemple, ces valeurs peuvent augmenter lorsque l'on considère successivement les orifices de communication desdits différents cylindres dans un sens de rotation.
  • Du point de vue de la fabrication de la machine, ceci est une façon simple de réaliser le décalage, en le faisant "progressivement" d'une phase d'isolement à l'autre.
  • Optionnellement, les bords d'au moins certains des orifices de communication présentent des entailles.
  • Des entailles peuvent être d'ailleurs formées par des agencements de bord des orifices de distribution et/ou des orifices de communication, par exemple comme décrit dans les demandes PCT WO 03/056171 et WO 03/056172 .
  • Optionnellement, les pistons comprennent au moins un groupe de pistons associés pour lesquels, pendant un cycle de rotation relative du bloc-cylindres et de la came, il existe au moins une situation de simultanéité pendant laquelle lesdits pistons associés coopèrent avec des lobes de came identiques et se trouvent, durant toute leur coopération avec ces lobes de cames identiques, dans des positions identiques par rapport auxdits lobes de came ; et, pour chacun de ces lobes de came identiques, les positions angulaires de début et de fin des phases d'isolement par rapport aux arcs de point mort desdits lobes liés à ces phases d'isolement, sont identiques. Les pistons associés du ou des groupes considérés sont alors des pistons associés sans décalage.
  • Les pistons associés sont ceux qui, par leur coopération avec la came, fournissent le même effort au même moment. Il est en général souhaitable que ces efforts s'équilibrent les uns des autres, c'est-à-dire que la résultante des contraintes exercées radialement par les pistons sur la came soit nulle, pour ne pas créer d'efforts parasites transversalement à l'axe de la machine hydraulique. Ces efforts parasites peuvent être également une source de vibration, d'à-coups de couple et de bruit. Le fait de choisir que les décalages soient les mêmes pour les pistons associés permet de minimiser les efforts parasites, en quelque sorte en synchronisant les séquences d'ouverture et de fermeture des orifices de communication de leur cylindre.
  • En référence aux tableaux 1 et 2 décrits plus haut, on a donné des exemples pour des séquences de décalage, notamment pour un décalage par les pistons. Dans le cas où la machine comprend un ou plusieurs groupes de pistons associés tels que définis ci-dessus, on peut appliquer les séquences de décalage présentées dans ces tableaux, mais en sautant les pistons associés dans la numérotation successive des pistons, à l'exception du premier, c'est-à-dire en affectant à chacun des pistons associés entre eux, le même numéro que le numéro de celui de ces pistons associés qui vient en premier dans la numérotation des pistons.
  • A l'inverse, pour au moins deux pistons associés tels que définis précédemment, on peut choisir que, pour chacun de ces lobes de came identiques, les positions angulaires de début et de fin des phases d'isolement par rapport aux arcs de point mort desdits lobes liés à ces phases d'isolement soient décalées. Les pistons associés du ou des groupes considérés sont alors des pistons associés à décalage.
  • Ceci permet de répartir entre eux l'énergie de commutation lors de l'ouverture ou de la fermeture des liaisons entre les cylindres dans lesquels coulissent ces pistons associés et les conduits principaux. Ceci peut permettre de limiter les à-coups lors de ces commutations. Pour une pluralité de pistons associés, on peut ainsi réaliser des commutations successives "en rafale" de ces pistons. Pour que ces décalages ne soient pas la source d'efforts parasites importants, il peut être intéressant qu'ils soient faibles, par exemple en étant inférieurs à 1/5è, voire à 1/10è de l'angle couvert par le point mort concerné. Pour obtenir l'effet de rafale des différentes commutations, le décalage entre les différents pistons associés peut ne pas être aléatoire.
  • Un ou plusieurs groupes de pistons associés sans décalage peuvent coexister avec un ou plusieurs groupes de pistons associés avec décalage.
  • Par exemple, comme on le verra dans la suite, la machine hydraulique peut avoir plusieurs cylindrées. Elle peut alors s'analyser comme une machine comprenant plusieurs machines élémentaires qui sont toutes actives en grande cylindrée, alors que seule l'une ou l'autre de ces machines élémentaires est active en petite cylindrée.
  • Chacune de ces machines élémentaires ou « sous-machine » est de préférence homocinétique. De manière connue en soi, les sous-machines peuvent être définies par les pistons qu'elles comportent, ou bien par les lobes de la came auxquels elles correspondent. En effet, dans une machine à pistons radiaux, on peut sélectionner la cylindrée par les pistons ou par la came.
  • Lorsque la cylindrée est sélectionnée par les pistons, chaque sous-machine est définie comme un ensemble de pistons qui, lorsque la sous-machine est activée, sont alternativement reliés à l'alimentation et à l'échappement alors que, lorsque la sous-machine est désactivée, ses pistons sont mis à la même pression voire sont rétractés dans leurs cylindres.
  • Lorsque la cylindrée est sélectionnée par la came, chaque sous-machine correspond à un ensemble de lobes de cames. La distribution de fluide est telle que :
    • lorsque la sous-machine est activée, les cylindres sont reliés à l'un ou à l'autre des conduits principaux, selon que leurs pistons coopèrent avec la première ou la deuxième rampe de chacun de ces lobes, et
    • lorsque la sous-machine est désactivée, les cylindres restent reliés à la même enceinte (par exemple un même conduit principal ou un réservoir sans surpression notable) lorsque leurs pistons coopèrent avec la première puis la deuxième rampe de chacun de ces lobes.
  • Dans le cas d'une sélection de la cylindrée par les pistons, chaque sous-machine comporte en permanence les mêmes pistons. Dans le cas d'une sélection de la cylindrée par la came, chaque sous-machine comporte en permanence les mêmes lobes de came et comporte, à chaque instant donné, les pistons qui, à cet instant, coopèrent avec ces mêmes lobes de came.
  • Ainsi, dans les deux cas, on peut définir les pistons appartenant à une sous-machine à chaque instant, qu'il s'agisse en permanence des mêmes pistons ou pas.
  • Les pistons associés évoqués précédemment peuvent être des pistons d'une même sous-machine, ou bien des pistons de sous-machines différentes.
  • En particulier, on peut distinguer deux catégories possibles de pistons associés, à savoir des pistons associés au sein d'une même sous-machine et des pistons associés parmi des sous-machines différentes. Optionnellement, pour chacun des lobes de came identiques avec lesquels coopèrent des pistons associés au sein d'une même sous-machine, les positions angulaires de début et de fin des phases d'isolement par rapport aux arcs de point mort des lobes liés à ces phases d'isolement, sont identiques, tandis que, pour chacun des lobes de came identiques avec lesquels coopèrent des pistons associés parmi des sous-machines différentes, les positions angulaires de début et de fin des phases d'isolement par rapport aux arcs de point mort desdits lobes liés à ces phases d'isolement sont décalées.
  • Ainsi, les efforts parasites précités sont évités au sein d'une même sous-machine et, en même temps, l'énergie de commutation est répartie entre les pistons associés parmi les différentes sous-machines.
  • L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs.
  • La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une machine hydraulique à pistons radiaux, à laquelle l'invention peut être appliquée ;
    • la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne brisée II-II de la figure 1 ;
    • la figure 3 est un agrandissement de la zone III de la figure 2 illustrant les positions relatives entre un orifice de communication et un orifice de distribution, au cours de la rotation relative entre le bloc-cylindres et le distributeur ;
    • la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1;
    • la figure 5 est un agrandissement de la zone V de la figure 4, montrant en outre une variante de réalisation;
    • la figure 6 illustre, pour un arc de point mort haut, les différentes plages angulaires concernées par une phase de commutation;
    • les figures 7A et 7B illustrent les phases de communication pour deux arcs de point mort haut; et
    • la figure 8 montre, selon une variante, le bloc-cylindres d'une machine conforme à l'invention.
  • La figure 1 montre une machine hydraulique, moteur ou pompe, comprenant un carter fixe en trois parties, 2A, 2B et 2C, assemblées par des vis 3.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux machines hydrauliques à carter fixe, mais elle s'applique également aux machines hydrauliques à carter tournant qui sont bien connues de l'homme du métier.
  • La partie 2C du carter est fermée axialement par une plaque radiale 2D également fixée par des vis. Une came de réaction ondulée 4 est réalisée sur la partie 2B du carter.
  • La machine comprend un bloc-cylindres 6 qui est monté à rotation relative autour d'un axe 10 par rapport à la came 4 et qui comporte une pluralité de cylindres radiaux 12, susceptibles d'être alimentés en fluide sous pression et à l'intérieur desquels sont montés coulissants les pistons radiaux 14. Ce bloc-cylindres est donc le rotor de la machine.
  • Le bloc-cylindres 6 entraîne en rotation un arbre 5 qui coopère avec lui par des cannelures 7. Cet arbre porte une bride de sortie 9.
  • La machine comprend encore un distributeur interne de fluide 16 qui est solidaire du carter vis-à-vis de la rotation autour de l'axe 10. Entre le distributeur 16 et la face axiale interne de la partie 2C du carter, sont formées des gorges de distribution, respectivement une première gorge 18, une deuxième gorge 19 et une troisième gorge 20. Les conduits de distribution du distributeur 16 sont répartis en un premier groupe de conduits qui, comme le conduit 21, sont tous reliés à la gorge 18, un deuxième groupe de conduits (non représentés) qui sont reliés à la gorge 19 et un troisième groupe de conduits qui, comme le conduit 22, sont reliés à la gorge 20. La première gorge 18 est reliée à un premier conduit principal 24 auquel sont donc reliés tous les orifices de distribution des conduits de distribution du premier groupe, tels que l'orifice 21A. La troisième gorge 20 est reliée à un deuxième conduit principal 26 auquel sont donc reliés tous les orifices de distribution des conduits du troisième groupe, tels que l'orifice 22A du conduit 22.
  • Selon le sens de rotation du rotor (en l'espèce, le bloc-cylindres) de la machine, les conduits principaux 24 et 26 sont respectivement un conduit d'échappement et un conduit d'alimentation en fluide, ou l'inverse.
  • Les conduits de distribution débouchent dans une face de distribution 28 du distributeur 16, qui est en appui contre une face de communication 30 du bloc-cylindres, ces deux faces étant perpendiculaires à l'axe 10. Chaque cylindre 12 a un conduit de cylindre 32 qui débouche dans cette face de communication de telle sorte que, lors de la rotation relative du bloc-cylindres et de la came, les conduits de cylindres sont alternativement en communication avec les conduits de distribution des différents groupes.
  • La machine de la figure 1 comporte encore un dispositif de sélection de la cylindrée qui, en l'espèce, comprend un alésage 40, qui s'étend axialement dans la partie 2C du carter et dans lequel est disposé un tiroir de sélection 42 axialement mobile. L'alésage 40 comprend trois voies de communication, respectivement 44, 46 et 48, qui sont respectivement reliées aux gorges 18, 19 et 20, par des conduits de liaison, respectivement 44', 46' et 48'. Le tiroir 42 est mobile entre deux positions extrêmes à l'intérieur de l'alésage 40 dans lesquelles il fait communiquer les voies 44 et 46 ou les voies 46 et 48 par sa gorge 43.
  • La coupe radiale de la figure 2 est prise selon la ligne brisée II-II de la figure 1 qui, dans ses portions éloignées de l'axe 10, passe par le bloc-cylindres et qui, dans sa portion proche de l'axe 10, passe par la face de distribution 28 du distributeur 16. Ainsi, on voit sur cette coupe les positions des pistons 14 par rapport à la came 4 et les orifices de distribution.
  • Par exemple, comme le montre la figure 2, les orifices de distribution, considérés successivement dans le sens de rotation relative entre le bloc-cylindres et le distributeur, comprennent une paire d'orifices 21A, 23A, respectivement reliés aux gorges 18 et 19, et une paire d'orifices 21A, 22A, respectivement reliés aux gorges 18 et 20. Dans la position du sélecteur 42 représentée sur la figure 1, les gorges 19 et 20 communiquent toutes deux avec l'alimentation de fluide. On comprend que, lors de la rotation relative du bloc-cylindres et du distributeur, un orifice de communication 32A est successivement mis à la haute et à la basse pression en communiquant avec les orifices des deux paires précitées. Lorsque, en revanche, le sélecteur 42 est déplacé dans le sens de la flèche F de manière à faire communiquer entre elles les gorges 18 et 19, alors les deux orifices de distribution 21A, 23A de la première paire précitée sont tous les deux mis à la même pression. Cette paire est donc inactivée puisque, lorsqu'un orifice de communication passe de l'un à l'autre des deux orifices de distribution de cette paire, la pression dans le conduit de cylindre raccordé audit orifice de communication ne change pas. En revanche, la paire suivante est active, puisqu'un orifice de communication communiquant respectivement avec les deux orifices 21A, 22A de cette paire est successivement placé à la haute et à la basse pression.
  • La situation représentée sur la figure 1 est donc une situation de grande cylindrée, tandis que celle dans laquelle le sélecteur 42 est déplacé dans le sens de la flèche F pour faire communiquer les gorges 18 et 19 est une situation de petite cylindrée. Dans une telle situation, les paires d'orifices 21A et 23A sont inactives, tandis que les paires d'orifices 21A et 22A sont actives.
  • Lorsque le bloc-cylindres tourne par rapport au distributeur dans le sens de rotation R1 indiqué sur la figure 3, les portions B1 des bords des orifices de distribution constituent des portions d'attaque, par lesquelles commence la mise en communication d'un orifice de communication avec un orifice de distribution, tandis que les portions B2 des bords des orifices de distribution constituent des portions de séparation, par lesquelles cette mise en communication cesse. Bien entendu, lorsque la rotation relative s'effectue dans le sens inverse R2, ce sont les portions B2 qui constituent les portions d'attaque et les portions B1 qui constituent les portions de séparation.
  • Dans la mesure où la came et le distributeur sont solidaires en rotation, la position de chaque orifice de distribution par rapport aux lobes de la came est fixe.
  • Chaque lobe de la came 4 comprend deux rampes 50A et 50B, qui présentent chacune une région convexe et une région concave. Considérées dans le sens de rotation R1, la rampe 50A est une rampe montante et la rampe 50B est une rampe descendante, les cylindres étant reliés à l'alimentation en fluide lorsque leurs pistons coopèrent avec une rampe montante et étant reliés à l'échappement de fluide lorsque leurs pistons coopèrent avec une rampe descendante. Sur la figure 3, on voit l'une de ces rampes 50A, dont la région convexe, plus proche de l'axe de rotation 10, est désignée par la référence 51, et dont la région concave, moins proche de cet axe, est désignée par la référence 52.
  • Un orifice de distribution est associé à chaque rampe de la came. Il existe donc une correspondance angulaire entre chaque orifice de distribution et une rampe de la came. Bien que les orifices de distribution ne se trouvent pas dans un même plan radial que la came, on a illustré sur les figures 2 et 3 la correspondance angulaire entre les orifices de distribution 23A et la rampe 50 de la came. En l'espèce, les orifices de distribution représentés sur la figure 2 sont circulaires et chacun de ces orifices est centré sur la bissectrice B de la rampe de la came à laquelle il correspond, comme on l'a illustré pour les rampes 50B, 50A' et 50B' et les orifices de distribution 21A, 23A et 21A correspondant. La bissectrice B de chaque rampe de la came est la bissectrice de l'angle α couvert par la rampe entre le point bas P1 médian entre deux lobes adjacents et le point haut P2 médian entre les deux rampes d'un même lobe.
  • Cette configuration est celle des orifices de distribution d'une machine du type précité, dont les phases d'isolement ne sont pas décalées ou, du moins, pas décalées par la came.
  • Pour mieux comprendre la notion de phase d'isolement, on se reporte à la figure 3. Sur cette figure, pour la clarté du dessin, on n'a pas respecté les proportions, les orifices de communication et de distribution étant représentés plus proches de la came que dans la réalité. L'orifice de distribution 23A visible sur cette figure est en l'espèce un orifice ayant des entailles 54A et 54B, respectivement sur sa portion B1 et sur sa portion B2. De telles entailles sont décrites en détails dans la demande de brevet PCT WO 03/056172 . Globalement, l'orifice 23A est disposé de manière à s'inscrire dans un cercle passant par les extrémités des entailles et dont le centre passe par la bissectrice B de l'angle couvert par la rampe 50A. Ainsi, dans cet exemple, l'orifice 23A est "centré" sur cette bissectrice. Dans la conception des machines hydrauliques à pistons radiaux, les orifices de distribution peuvent cependant être positionnés autrement, à condition que le distributeur soit positionné angulairement en conséquence, car les conduits de cylindres qui relient les cylindres aux orifices de communication du bloc-cylindres peuvent avoir des formes variées. Ainsi, un orifice de communication peut ne pas être centré sur l'axe du cylindre correspondant et, dans ce cas, les orifices de distribution qui communiquent alternativement avec les orifices de communication au cours de la rotation relative du bloc-cylindres et de la came, peuvent alors eux-mêmes ne pas être centrés sur les bissectrices des angles couverts par les lobes de came. De manière générale, dans un positionnement non décalé d'un orifice de distribution par rapport à une rampe de came, sa surface de communication avec un orifice de communication également non décalé est maximale (ou les centres des orifices de distribution et de communication considérés sont confondus) quand le point d'appui sur la came, du piston qui coulisse dans le cylindre ayant cet orifice de communication, passe par la bissectrice de l'angle couvert par cette rampe de came.
  • Pour simplifier, on décrit ci-après le décalage d'un orifice de distribution en prenant comme orifice de distribution de référence, un orifice de distribution centré sur la bissectrice du lobe de came correspondant.
  • La figure 3 permet également de mieux comprendre la conformation des lobes de came. Le lobe de came visible sur cette figure comprend deux rampes, 50A et 50B formant respectivement, dans le sens de rotation R2, une rampe descendante et une rampe montante. Ces deux rampes sont reliées (dans leurs zones les plus éloignées de l'axe de rotation de la machine) par une zone de fond de came 58 qui forme un arc de point mort haut PH. Sur toute la longueur d'arc de cet arc de point mort, la distance entre la surface du lobe et l'axe de rotation de la machine est sensiblement constante. Il en résulte qu'un piston en contact avec cet arc reste à distance constante de cet axe de rotation et n'est donc pas sollicité en déplacement radial. On a représenté l'amorce de la rampe montante 50B' qui fait partie du lobe de came suivant, dans le sens de rotation R2. La rampe descendante 50A est reliée à cette rampe montante 50B' par une zone de sommet de came 56 qui forme un arc de point mort bas. De même, sur toute la longueur d'arc de cet arc de point mort, la distance entre la surface du lobe et l'axe de rotation de la machine est sensiblement constante et le piston en contact avec cette zone n'est pas sollicité en déplacement radial. Les zones de sommet de came (dans lesquelles se trouvent les arcs de point mort bas) sont celles dans lesquelles la distance radiale de la came à l'axe de rotation est minimale, tandis que les zones de fond de came (dans lesquelles se trouvent les arcs de point mort haut) sont celles dans lesquelles la distance radiale de la came à l'axe de rotation est maximale. Dans la définition des arcs de point mort qui précède, on considère que la distance entre la surface du lobe de came et l'axe de rotation est "sensiblement" constante si, lorsqu'un piston coopère avec un arc de point mort, sa course radiale est nulle ou sensiblement nulle, par exemple en étant au maximum de 0,5% de l'amplitude radiale de la course d'un piston au cours de la rotation relative du bloc-cylindres et de la came.
  • On a également représenté sur la figure 3 les différentes positions d'un orifice de communication 32A par rapport à l'orifice de distribution 23A au cours de la rotation relative du bloc-cylindres et du distributeur, ainsi que l'orifice de distribution 23A qui correspond à la rampe 50A. On a également amorcé les orifices de distribution 21A qui correspondent aux rampes 50B et 50B'.
  • En considérant la figure 3 de la droite vers la gauche, on explique le fonctionnement de la machine en pleine cylindrée, pour une alimentation dans le sens de rotation R2, les orifices de distribution (comme les orifices 21A) correspondant aux rampes montantes étant reliés à l'alimentation et les orifices de distribution (comme l'orifice 23A) correspondant aux rampes descendantes étant reliés à l'échappement.
  • Le bloc-cylindres tournant dans le sens R2, le piston considéré (celui qui coulisse dans le cylindre dont les différentes positions, 32A1, 32A2 et 32A3 de l'orifice de communication 32A sont représentées sur la figure 3) est d'abord en contact avec la rampe montante 50B, pendant que s'opère une phase de liaison de l'orifice de communication avec le conduit principal d'alimentation, via l'orifice de distribution 21A qui correspond à cette rampe.
  • Ensuite, le piston vient au contact de l'arc de point mort haut PH et s'opère alors une phase de commutation, pendant laquelle la liaison de l'orifice de communication 32A à l'orifice de distribution 21A est fermée, puis pendant laquelle se déroule une phase d'isolement de l'orifice de communication avec tout orifice de distribution, puis pendant laquelle la liaison de l'orifice de communication 32A à l'orifice de distribution 23A qui correspond à la rampe 50A est ouverte.
  • Ensuite, le piston est au contact de la rampe descendante 50A pendant une phase de liaison de l'orifice de communication avec le conduit principal d'échappement, via l'orifice de distribution 23A.
  • Ensuite, le piston vient au contact de l'arc de point mort bas PB et s'opère alors une nouvelle phase de commutation, pendant laquelle la liaison de l'orifice de communication 32A à l'orifice de distribution 23A est fermée, puis pendant laquelle se déroule une phase d'isolement de l'orifice de communication avec tout orifice de distribution, puis pendant laquelle la liaison de l'orifice de communication 32A à l'orifice de distribution 21A qui correspond à la rampe montante 50B' du lobe suivant est ouverte.
  • Plus précisément, dans la position 32A1 de l'orifice de communication 32A, le piston est au contact de l'arc de point mort haut PH et cet orifice de communication est isolé de tout orifice de distribution; on est alors pendant la phase d'isolement. On voit en effet que, dans cette position, l'orifice 32A est séparé de la pointe de l'entaille 54B de l'orifice 23A par une distance angulaire α1, par exemple de l'ordre de 1° et qu'il est également séparé de l'entaille 54B de l'orifice de distribution 21A précédent, en l'espèce par la même distance angulaire α1. Lors de la rotation du bloc-cylindres par rapport au distributeur dans le sens R2, l'orifice de communication 32A vient peu à peu recouvrir l'orifice de distribution 23A en commençant par son entaille 54B. En l'espèce, lorsqu'il recouvre totalement l'orifice 23A, l'orifice de communication est dans sa position 32A2 et son contour forme un cercle qui passe par les extrémités des entailles et dont le centre passe par la bissectrice B de l'angle couvert par la rampe 50A.
  • Lorsque la rotation dans le sens R2 se poursuit, la section de communication diminue et l'orifice de communication finit par quitter la portion de séparation B1 de l'orifice de distribution 23A, par son entaille 54A.
  • La rotation se poursuivant, l'orifice de communication atteint une position 32A3 dans laquelle il ne communique plus avec aucun orifice de distribution 23A, en étant séparé de cet orifice et de l'orifice de distribution suivant dans le sens de rotation R2, par des distances angulaires α1.
  • Sur la figure 3, l'arc de point mort haut PH couvre une plage angulaire αH de part et d'autre de sa bissectrice BH (il couvre donc un angle égal à 2αH au total). De même, l'arc de point mort bas PB couvre une plage angulaire αB de part et d'autre de sa bissectrice BB (il couvre donc un angle égal à 2αB au total).
  • Sur la figure 4, on a représenté une coupe radiale prise dans le bloc-cylindres de la machine. On voit les positions des orifices de communication 32A. En l'espèce, chaque orifice est centré sur l'axe du cylindre dont il constitue l'orifice de communication. Cela est la configuration la plus simple. Cependant, comme indiqué précédemment, des orifices de communication pourraient être décalés par rapport aux axes de leurs cylindres respectifs. En l'espèce, les différents orifices de communication 32A sont espacés régulièrement, en correspondance avec les espacements angulaires entre les axes des cylindres. Dans l'exemple de la figure 4, les orifices de communication 32A ont des sections circulaires.
  • Dans la variante illustrée sur la figure 5, les orifices de communication 32A ont des portions d'attaque et de bord pourvues d'entailles, respectivement 154A et 154B. Ces orifices peuvent en effet avoir la forme décrite dans la demande PCT WO 03/056171 . La figure 5 montre des positions par rapport à la came de trois pistons, respectivement 14, 14' et 14". Le piston 14 est en phase d'isolement, il est au contact du point mort haut et l'on voit que son orifice de communication 32 est isolé de tout orifice de distribution, selon une plage angulaire α1, de part et d'autre. Par ailleurs, les entailles 154A et 154B des bords de cet orifice couvrent chacune une plage angulaire α2. En revanche, pour une rotation du bloc-cylindres dans le sens R2, le piston 14' commence à aborder la rampe montante 50B'. On voit que la communication de son orifice de communication 32'A avec un orifice de distribution 21A commence à s'opérer. Ce piston 14' vient en effet de quitter la phase d'isolement du point mort bas PB dans laquelle son orifice de communication était isolé des orifices de distribution 21A et 23B. Quant au piston 14", il arrive vers le bas d'une rampe descendante 50A', et son orifice de communication 32"A ne communique plus que par son entaille 154B avec l'orifice de distribution 22A. Sur la figure 5, les orifices de distribution 21A, 22A et 23A sont indiqués en traits interrompus, car ils ne sont pas dans le plan de cette figure.
  • Sur la figure 6, on a représenté schématiquement un point mort haut PH, qui couvre un secteur angulaire αH de part et d'autre de sa bissectrice BH. En considérant que la rotation du bloc-cylindres s'opère dans le sens R2 par rapport à la came, et partant de droite sur la figure 6, on a représenté en trait plein fort la course CA de contact entre le piston et la came pendant laquelle le conduit de communication du cylindre dans laquelle coulisse le piston est relié à l'alimentation en fluide. On voit que l'alimentation en fluide cesse alors que le piston est déjà dans l'arc de point mort PH, après avoir parcouru un secteur angulaire αd après le début PHd de l'arc de point mort. Ensuite, lorsque la rotation continue dans le sens R2, le piston cesse d'être relié à l'alimentation et n'est pas encore relié à l'échappement, jusqu'à ce qu'il parvienne un peu avant la fin PHf de l'arc de point mort PH et qu'il soit alors relié à l'échappement de fluide. En effet, la liaison de l'orifice de communication avec l'échappement de fluide s'opère alors que le piston parcourt la course CE indiquée en trait fin. La communication avec l'échappement de fluide commence avec un écart angulaire αf par rapport à la fin de l'arc de point mort PHf. Ainsi, la plage angulaire αi disponible pour la phase d'isolement correspond à la plage angulaire totale de l'arc de point mort 2αH, moins l'écart angulaire αd entre le début de la phase d'isolement et le début de l'arc de point mort PH, et moins l'écart angulaire αf entre la fin de la phase d'isolement et la fin PHf de l'arc de point mort. Les écarts angulaires αd et αf sont au moins égaux à 1/20ème, de préférence au moins égaux à 1/10ème de l'angle total 2αH couvert par l'arc de point mort. Ces écarts angulaires fournissent des délais de sécurité, permettant d'éviter que la communication avec l'alimentation de fluide ne cesse trop tôt et que la communication avec l'échappement de fluide ne commence trop tard, ceci afin d'éviter les phénomènes de cavitation et de choc. Bien entendu, les mêmes écarts s'appliquent mutatis mutandis aux arcs de point mort bas, pour lesquels la communication avec l'échappement cesse avec un léger écart angulaire par rapport au début de l'arc de point mort et la communication avec l'alimentation commence avec un léger écart angulaire avant la fin de l'arc de point mort.
  • Ainsi, en revenant à la figure 6, on constate que la phase d'isolement, pendant laquelle l'orifice de communication est isolé de tout orifice de distribution, peut s'opérer sur la course angulaire αi du piston sur l'arc de point mort PH. Pour éviter tout court-circuit entre l'alimentation et l'échappement, on préserve de plus une plage de sécurité αS de la phase d'isolement pour assurer la bonne fermeture de la liaison avant la phase d'isolement, et la bonne ouverture de la liaison à l'issue de la phase d'isolement. Sur les machines hydrauliques classiques, les phases d'isolement sont centrées par rapport aux bissectrices BH des lobes de came et couvrent par exemple la plage angulaire αi ou une plage angulaire α'i légèrement inférieure, tel qu'indiqué sur la figure 6. Pour les raisons qui viennent d'être évoquées, on dispose en fait d'une plage angulaire αi moins αS pour réaliser une phase d'isolement en toute sécurité. Ainsi, la phase d'isolement pourrait ne commencer qu'alors que le piston parcourt la course indiquée par le prolongement de la courbe CA en traits interrompus, ou bien elle pourrait se terminer alors que le piston parcourt la course indiquée par le prolongement de la course CE en traits interrompus.
  • Ainsi, la plage angulaire disponible pour réaliser le décalage en relation avec un angle de point mort haut, que l'on peut également qualifier de latitude de décalage maximale Ldm respecte la condition (i): Ldm 2 α H α d α f αS
    Figure imgb0001
    étant rappelé que αi = 2αH-αd-αf.
    Bien entendu, une condition similaire est valable pour un arc de point mort bas, en remplaçant αH, qui est la demie plage angulaire couverte par un arc de point mort haut, par αB, qui est la demie plage angulaire couverte par un arc de point mort bas.
  • On peut ainsi, conformément à l'invention, décaler le début et/ou la fin de la phase d'isolement, pour autant que ce début et cette fin se trouvent sur la plage angulaire αi moins αS. C'est ce que montrent les figures 7A et 7B. Sur la figure 7A, pour un premier piston, le début de la phase d'isolement s'opère alors que le piston a parcouru une course angulaire ad1 depuis le début PHd de l'arc de point mort PH, comme le montre la courbe CA en traits pleins. Pour ce même piston, la phase d'isolement cesse alors que le piston est à une distance angulaire αf1 de la fin PHf de l'arc de point mort, comme le montre la courbe CE.
  • Sur la figure 7B, pour un même piston de la même machine, on voit que la phase d'isolement commence alors que le piston est à une distance angulaire αd2 du début PHd de l'arc de point mort, et que la phase d'isolement se termine alors que le piston est encore à une distance angulaire αf2 de la fin PHf de l'arc de point mort PH. Ainsi, la première phase d'isolement représentée sur la figure 7A et la deuxième phase d'isolement représentée sur la figure 7B sont décalées l'une par rapport à l'autre. Par ailleurs, si le piston dont la phase d'isolement est représentée sur la figure 6 appartient au même moteur, on voit que l'on a en fait décalé les unes par rapport aux autres trois phases d'isolement.
  • Comme indiqué précédemment, les écart angulaires αd et αf sont optionnellement au moins égaux à 1/20è de l'angle 2αH ou 2αB couvert par l'arc de point mort considéré. De même, la plage de sécurité αS correspondant à la valeur minimale de l'angle couvert par la phase d'isolement, est optionnellement au moins égale à 1/20è de l'angle 2αH ou 2αB.
  • Au sens de la présente description, la position angulaire de début ou de fin d'une phase d'isolement par rapport à l'arc de point mort reliée à cette phase d'isolement est définie comme étant l'écart angulaire entre ce début ou cette fin et la bissectrice d'angle couvert par l'arc de point mort relié à cette phase d'isolement. En se reportant à la figure 6, on voit donc que, pour la phase d'isolement αi, la position angulaire de début de la phase d'isolement est définie par l'angle d1, tandis que la position angulaire de fin de la phase d'isolement est définie par l'angle f1. Si la phase d'isolement de ce piston correspond à l'angle α'1, alors la position angulaire de début de la phase d'isolement est définie par l'angle d'1 et la fin de cette plage angulaire est définie par l'angle f'1. En revanche, sur la figure 7A, la position angulaire de début de la phase d'isolement est définie par l'angle d2, qui est négatif puisque le piston a alors déjà dépassé la bissectrice BH, et la position angulaire de fin de la phase d'isolement est définie par l'angle f2. Dans le cas de la figure 7B, la position angulaire de début de la phase d'isolement est définie par l'angle d3, et la position angulaire de fin de la phase d'isolement est définie par l'angle f3, cet angle étant positif puisque le piston n'a pas encore dépassé la bissectrice BH. Ainsi, si l'on considère les pistons dont les phases d'isolement sont illustrées par les figures 6, 7A et 7B, les décalages entre les débuts et les fins des phases d'isolement pour ces différents pistons sont définis par la différence entre les angles d1, d2 et d3, et entre les angles f1, f2 et f3.
  • On peut par exemple prévoir trois indices de décalage possible : -1, 0 et +1. L'indice de décalage 0 correspond à des pistons synchronisés, par exemple tous conformes à ce qu'illustre la figure 6, tandis que les indices +1 et -1 correspondent à des décalages en sens inverse, pour une valeur absolue de décalage (mesurée en plage angulaire ou en longueur d'arc), soit avec un retard du début de la phase d'isolement, comme illustré sur la figure 7A, soit avec une avance, comme illustré sur la figure 7B. Ceci correspondrait, en comparant les figures 7A et 7B, à avoir les mêmes valeurs absolues pour les angles d2 et f3, et avoir les mêmes valeurs absolues pour les angles f2 et d3.
  • Les décalages illustrés sur les figures 6A, 7A et 7B peuvent être réalisés "par les cylindres" ou "par la came". Pour un décalage "par les cylindres", on peut considérer que le lobe de came représenté sur ces trois figures est le même et que les décalages des phases d'isolement sont réalisés par des décalages des orifices de communication. Pour un décalage "par la came", on peut considérer que les trois lobes de came sont différents, et que les phases d'isolement illustrées sur ces figures se produisent pour un même piston, selon qu'il coopère avec l'un ou l'autre de ces lobes de cames.
  • Pour obtenir un décalage par la came, ce sont les orifices de distribution qui sont décalés les uns par rapport aux autres. Ainsi, sur les figures 2 et 3, les orifices de distribution sont chacun centré sur la bissectrice de la rampe correspondante d'un lobe de came. C'est le cas des orifices de distribution représentés en traits pleins sur la figure 2. Cependant, certains orifices de distribution peuvent être légèrement décalés, comme indiqué pour les orifices de distribution 22'A, 21'A, 23'A et 21'A représentés en traits interrompus, ces orifices correspondant respectivement aux lobes de came 50A', 50B', 50A et 50B. Par exemple, si l'on considère sur la figure 2 les deux rampes 50B et 50B' aux extrémités desquelles sont respectivement définies les arcs de point mort PH1 et PH2, on voit que les orifices de distribution 21'A correspondant à ces deux rampes sont décalés l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire qu'ils sont chacun positionné différemment par rapport à la bissectrice de l'angle couvert par la rampe considérée. De même, les orifices de distribution 22'A et 23'A correspondant respectivement aux lobes de came 50A' et 50A sont décalés l'un par rapport à l'autre. En l'espèce, si l'on considère que d'autres orifices de distribution dits "de référence" sont dans les positions représentées en trait plein (centrés sur les bissectrices de leurs lobes de came correspondants respectifs), on a seulement deux valeurs de décalage par rapport à ces orifices de référence, soit dans un sens (pour les orifices 21'A et 23'A), soit dans l'autre (pour les orifices 22'A et 23'A).
  • Bien entendu, s'agissant d'un décalage par les pistons, selon le nombre de pistons que comprend la machine, on peut avoir plus ou moins de valeurs de décalage, et affecter ces différentes valeurs de manière aléatoire aux différents pistons, ou bien de manière pseudo-aléatoire, par exemple par la méthode PRBS, ou bien encore par incrément, les pistons qui se suivent dans le sens de rotation ayant des décalages qui vont en augmentant, à partir d'un premier piston, comme illustré sur la figure 4.
  • Sur la figure 4, on a représenté une coupe faite dans le bloc-cylindres d'une machine hydraulique à pistons radiaux sans décalage, les positions des conduits de distribution, matérialisées par leurs orifices 32A représentés en trait plein sur la figure 4, n'étant pas décalées les unes par rapport aux autres. Sur la même figure, on a représenté en traits interrompus, des positions d'orifice de communication 32A pouvant permettre un décalage par les cylindres. Par exemple, l'orifice de communication 32A de l'un des cylindres reste en position initiale, par exemple en étant centré sur l'axe du cylindre, tandis que les orifices suivants sont décalés, respectivement dans les positions O1, O2, O3, O4, O5 et O6, pour les six autres cylindres. En l'espèce, le décalage est réalisé dans le même sens, c'est-à-dire que par rapport aux axes de cylindre, les décalages tendent tous à déporter les orifices de communication du même côté de ces axes. En l'espèce, on voit que le décalage augmente en parcourant le bloc-cylindres dans le sens R1. Il en résulte que, pour un même arc de point mort, la position angulaire de début ou de fin de la phase d'isolement sera différente selon le piston qui coopère avec cet arc de point mort.
  • Sur la figure 8, on a représenté schématiquement les positions des orifices de communication 132A à 132I du bloc-cylindres dans une machine selon l'invention. Sur la figure 8, on a seulement représenté les positions de ces orifices et schématisé les cylindres correspondants et leurs pistons. Sur une machine classique, les orifices 132A à 132I sont espacés régulièrement, les angles β mesurés entre les rayons passant par les centres des orifices étant identiques entre tous les orifices adjacents.
  • Comme on l'a indiqué, chaque orifice de communication est celui d'un cylindre dans lequel coulisse un piston, de sorte que chaque orifice de communication correspond à un piston.
  • Dans cette machine, des pistons sont dits "associés". Ces pistons associés se trouvent tous, durant un cycle de rotation relatif du bloc-cylindres et de la came, dans la même position par rapport au lobe de came avec lequel il coopère avec un moment donné. Ceci permet d'équilibrer les efforts radiaux exercés sur la came. Par exemple, dans le cas d'espèce, neuf pistons correspondant aux neuf orifices de communication sont répartis en trois groupes de pistons associés, un premier groupe comprenant les pistons 14A, 14D et 14G correspondant aux orifices 132A, 132D et 132G, le deuxième groupe comprenant les pistons 14B, 14E et 14Hcorrespondant aux orifices 132B, 132E et 132H, et le troisième groupe comprenant les pistons 14C, 14F et 14I correspondant aux orifices 132C, 132F et 132I.
  • Par exemple, ces pistons peuvent rester associés pendant tout un cycle de rotation, c'est-à-dire que, pendant tout ce cycle, ils restent chacun dans la même position relative par rapport au lobe de came avec lequel il coopère un moment donné, ce qui suppose que tous les lobes de came soient identiques. Il est également possible d'avoir des pistons associés qui varient d'un lobe de came à l'autre, par exemple à un moment donné, trois pistons associés coopérant avec des lobes de came analogues sont tous dans la même position relative par rapport aux lobes de came en question, puis lorsqu'ils passeront dans le lobe de came suivant, d'autres pistons seront associés.
  • La machine représentée schématiquement sur la figure 8 peut être modifiée pour être réalisée conformément à l'invention, en réalisant un décalage par les cylindres. Par exemple, les orifices de communication des cylindres des pistons du premier groupe restent en position inchangée, toujours centrés sur l'axe des pistons correspondants. En revanche, les orifices de communication 132B', 132E' et 132H' des cylindres dans lesquels coulissent les pistons du deuxième groupe sont tous décalés, comme indiqué en traits interrompus, les angles g2 du décalage de leurs centres par rapport aux centres des orifices initiaux étant tous identiques. De même, les orifices de communication 132C', 132F' et 132I' des cylindres dans lesquels coulissent les pistons du troisième groupe sont tous décalés de manière identique, les angles g3 du décalage des centres des orifices étant tous identiques.
  • Ainsi, si, en parallèle, aucun décalage par la came n'est réalisé, les pistons associés ont les mêmes positions angulaires de début et de fin des phases d'isolement par rapport aux arcs de point mort des lobes liés à ces phases d'isolement, durant toute leur coopération avec la came. Comme indiqué précédemment, les pistons associés peuvent être identifiés comme tels seulement du point de vue de leurs coopérations avec un groupe de lobes de came identiques pendant une partie du cycle de rotation, et, dans ce cas, ce qui vient d'être décrit permet de faire en sorte que les débuts et les fins des phases d'isolement lorsque les pistons associés coopèrent avec les arcs de point mort de ces lobes de came identiques sont les mêmes.

Claims (19)

  1. Machine hydraulique à pistons radiaux comprenant une came (4) et un bloc-cylindres (6) aptes à tourner l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation (10), le bloc-cylindres présentant des cylindres radiaux (12) reliés à des orifices de communication (32A) du bloc-cylindres, des pistons (14) montés coulissants dans les cylindres étant aptes à coopérer avec la came (4), cette dernière présentant plusieurs lobes ayant chacun deux rampes (50A, 50B) qui s'étendent chacune entre un arc de point mort haut (PH) et un arc de point mort bas (PB), la machine comprenant, en outre, un distributeur de fluide (16) apte à relier les orifices de communication à un premier ou un deuxième conduit principal (24, 26), d'alimentation ou d'échappement, selon des séquences comprenant des phases de liaison au premier conduit principal (24) et des phases de liaison au deuxième conduit principal (26) séparées par des phases de commutation qui comprennent successivement la fermeture de la liaison à l'un des conduits principaux, une phase d'isolement par rapport aux deux conduits principaux (24, 26) et l'ouverture de la liaison à l'autre conduit principal, chaque phase d'isolement se produisant, pour l'orifice de communication (32A) d'un cylindre donné, alors que le piston (14) monté dans ce cylindre est en appui sur un arc de point mort donné (PH, PB), qui est défini comme étant l'arc de point mort lié à la phase d'isolement considérée, la position angulaire de début ou de fin d'une phase d'isolement par rapport à l'arc de point mort lié à cette phase d'isolement étant définie comme étant l'écart angulaire entre ledit début ou ladite fin et la bissectrice de l'angle couvert par ledit arc de point mort lié à cette phase d'isolement,
    caractérisée en ce que la position angulaire de début ou de fin (d'1, d2, d3, f'1, f2, f3) d'au moins une première phase d'isolement par rapport à l'arc de point mort (PH) lié à cette première phase d'isolement est différente de la position angulaire de début ou de fin (d1, f1) d'au moins une deuxième phase d'isolement par rapport à l'arc de point mort lié (PH) à cette deuxième phase d'isolement au cours d'un cycle de révolution de la machine et en ce que les arcs de point mort liés (PH, PB) auxdites première et deuxième phases d'isolement sont de même nature, c'est-à-dire qu'ils sont tous les deux des arcs de point mort haut ou des arcs de point mort bas.
  2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que, pour chaque phase de commutation, l'écart (αd) entre la position angulaire de début de la phase d'isolement et le début (PHd) de l'arc de point mort (PH,PB) lié à cette phase d'isolement, et l'écart (αf) entre la position angulaire de fin de la phase d'isolement et la fin (PHf) dudit arc de point mort est au moins égal à 1/20è, de préférence à 1/10è, de l'angle (2αH, 2αB) couvert par ledit arc de point mort (PH,PB).
  3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, pour chaque phase de commutation, la longueur d'arc entre la position angulaire de début (d1, d'1, d2, d3) de la phase d'isolement et le début (PHd) de l'arc de point mort (PH,PB) lié à cette phase d'isolement, et la longueur d'arc entre la position angulaire de fin (f1, f'1, f2, f3) de la phase d'isolement et la fin (PHf) dudit arc de point mort (PH,PB) sont au moins égales à 0,1 mm.
  4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la valeur absolue de la différence entre les positions angulaires de début ou de fin des première et deuxième phases d'isolement est au moins égale à 1/20è, de préférence à 1/10è de l'angle couvert par le plus petit des arcs de point mort liés aux première et deuxième phases d'isolement.
  5. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la différence entre les positions angulaires de début ou de fin des première et deuxième phases d'isolement couvre un arc ayant une longueur au moins égale à 0,1 mm.
  6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le distributeur de fluide (16) comprend des orifices de distribution (21A, 22A, 23A) aptes à être reliés à l'un ou l'autre des conduits principaux (24, 26) et à être successivement en regard avec les orifices de communication (32A) du bloc-cylindres (6) au cours de la rotation relative du bloc-cylindres et de la came, chaque orifice de distribution correspondant à une rampe (50A, 50B) de la came (4).
  7. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la première et la deuxième phase d'isolement concernent l'orifice de communication (32A) d'un même cylindre, la position angulaire de début ou de fin de la première phase d'isolement qui se produit alors que le piston monté dans ledit même cylindre est en appui sur un premier arc de point mort étant décalée par rapport à la position angulaire de début ou de fin de la deuxième phase d'isolement qui se produit alors que le piston monté dans ledit même cylindre est en appui sur un deuxième arc de point mort différent du premier.
  8. Machine selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que, le premier et le deuxième arc de point mort (PH1, PH2) étant respectivement situés à une extrémité d'une première rampe (50B) et à une extrémité d'une deuxième rampe (50B'), la position, par rapport à la bissectrice (B) de l'angle couvert par ladite première rampe, de l'orifice de distribution (21'A) correspondant à la première rampe (50B) et la position, par rapport à la bissectrice (B) de l'angle couvert par ladite deuxième rampe (50B'), de l'orifice de distribution (21'A) correspondant à la deuxième rampe présentent un premier décalage l'une par rapport à l'autre.
  9. Machine selon la revendication 8, caractérisé en ce que, la première et la deuxième rampe (50B, 50B') étant respectivement des rampes d'un premier et d'un deuxième lobe de came, la position, par rapport à la bissectrice de l'angle couvert par l'autre rampe (50A) du premier lobe de came, de l'orifice de distribution (22'A) correspondant à cette autre rampe, et la position, par rapport à la bissectrice de l'angle couvert par l'autre rampe (50A') du deuxième lobe de came, de l'orifice de distribution (23'A) correspondant à cette autre rampe présentent, l'une par rapport à l'autre, le même décalage que le premier décalage.
  10. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la première et la deuxième phase d'isolement concernent un même arc de point mort (PH), la position angulaire de début ou de fin de la première phase d'isolement qui se produit alors qu'un piston (14) monté dans un premier cylindre (12) est en appui sur ledit même arc de point mort étant décalée par rapport à la position angulaire de début ou de fin de la deuxième phase d'isolement qui se produit alors que qu'un piston (14) monté dans un deuxième cylindre (12) différent du premier cylindre est en appui sur ledit même arc de point mort.
  11. Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que les orifices de communication (32A) des premier et deuxième cylindres ont des configurations différentes par rapport aux axes respectifs desdits premier et deuxième cylindres.
  12. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les positions angulaires de début ou de fin d'au moins trois phases d'isolement, dites phases d'isolement décalées, sont différentes, des valeurs différentes d'au moins l'un des paramètres choisis parmi l'amplitude des phases d'isolement et les décalages angulaires des positions de début ou de fin des phases d'isolement décalées, en nombre inférieur au nombre de phases d'isolement décalées, étant réparties entre lesdites phases d'isolement décalées.
  13. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les positions angulaires de début ou de fin d'au moins trois phases d'isolement sont différentes et présentent ainsi des décalages angulaires les unes par rapport aux autres, ces décalages ayant la même valeur absolue et ayant des sens différents.
  14. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que, pour toutes les phases d'isolement dont les positions angulaires de début ou de fin de course sont différentes, les décalages sont dans le même sens.
  15. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que les positions angulaires de début ou de fin d'au moins trois phases d'isolement qui se produisent alors que des pistons (14) montés dans différents cylindres (12) sont en appui sur le même arc de point mort sont différentes et présentent ainsi des décalages angulaires les unes par rapport aux autres, les valeurs de ces décalages angulaires entre ces phases d'isolement étant différentes.
  16. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que les bords d'au moins certains des orifices de communication (32) présentent des entailles (154A, 154B).
  17. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que les pistons comprennent au moins un groupe de pistons associés (14A, 14D, 14G; 14B, 14E, 14H; 14CF, 14I) pour lesquels, pendant un cycle de rotation relative du bloc-cylindres (6) et de la came (4), il existe au moins une situation de simultanéité pendant laquelle lesdits pistons associés coopèrent avec des lobes de came identiques et se trouvent, durant toute leur coopération avec ces lobes de cames identiques, dans des positions identiques par rapport auxdits lobes de came, et en ce que, pour chacun de ces lobes de came identiques avec lesquels coopèrent les pistons associés dudit groupe, les positions angulaires de début et de fin des phases d'isolement par rapport aux arcs de point mort desdits lobes liés à ces phases d'isolement, sont identiques.
  18. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisée en ce que les pistons comprennent au moins un groupe de pistons associés (14A, 14D, 14G; 14B, 14E, 14H; 14CF, 14I) pour lesquels, pendant un cycle de rotation relative du bloc-cylindres (6) et de la came (4), il existe au moins une situation de simultanéité pendant laquelle lesdits pistons associés coopèrent avec des lobes de came identiques et se trouvent, durant toute leur coopération avec ces lobes de cames identiques, dans des positions identiques par rapport auxdits lobes de came, et en ce que, pour chacun de ces lobes de came identiques avec lesquels coopèrent les pistons associés dudit groupe, les positions angulaires de début et de fin des phases d'isolement par rapport aux arcs de point mort desdits lobes liés à ces phases d'isolement, sont décalées.
  19. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, présentant plusieurs cylindrées de fonctionnement correspondant à des sous-machines, caractérisée en ce que les pistons comprennent au moins deux groupes de pistons associés (14A, 14D, 14G; 14B, 14E, 14H; 14CF, 14I) pour lesquels, pendant un cycle de rotation relative du bloc-cylindres (6) et de la came (4), il existe au moins une situation de simultanéité pendant laquelle lesdits pistons associés coopèrent avec des lobes de came identiques et se trouvent, durant toute leur coopération avec ces lobes de cames identiques, dans des positions identiques par rapport auxdits lobes de came, lesdits deux groupes de pistons associés comprenant un groupe de pistons associés au sein d'une même sous-machine et un groupe de pistons associés parmi des sous-machines différentes, et en ce que pour chacun des lobes de came identiques avec lesquels coopèrent des pistons associés au sein d'une même sous-machine, les positions angulaires de début et de fin des phases d'isolement par rapport aux arcs de point mort des lobes liés à ces phases d'isolement, sont identiques, tandis que, pour chacun des lobes de came identiques avec lesquels coopèrent des pistons associés parmi des sous-machines différentes, les positions angulaires de début et de fin des phases d'isolement par rapport aux arcs de point mort desdits lobes liés à ces phases d'isolement sont décalées.
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